KIMIA BAB 1
MATERI DAN PERUBAHANNYA
A. MATERI Materi adalah sesuatu yang mempunyai massa, volume, menempati suatu ruang. Contoh: zat padat, cair, dan gas. 1. Klasifikasi Materi MATERI Zat Tunggal Unsur
Senyawa
Campuran Larutan
Koloid
yaitu pelarut (solven) dan zat terlarut (solute). Ukuran partikel < 1 nanometer (1 nm = 10-9 m). Contoh larutan adalah air gula, air garam. 2) Koloid: campuran yang bersifat heterogen yang merupakan dispersi dengan zat terdispersi. Koloid memiliki ukuran 1 nanometer – 100 nanometer. Contoh: susu, tinta, cat, asap. 3) Suspensi: campuran yang bersifat heterogen dan memiliki ukuran lebih besar dari 100 nanometer. Contoh: lumpur, pasir di sungai.
Suspensi 2. Partikel Penyusun Materi
a. Zat tunggal: zat yang terdiri dari satu jenis materi. 1) Unsur: zat tunggal yang paling sederhana dan tidak dapat diuraikan secara kimia biasa. – Contoh unsur yang tersusun atas atom unsur adalah: Fe (Ferum), Na (Natrium), Ca (Kalsium), Mn (Mangan). – Contoh unsur yang tersusun atas molekul unsur adalah: H2 (Hidrogen), N2 (Nitrogen), O2 (Oksigen), Cl2 (Klorin). 2) Senyawa: zat tunggal yang dapat terurai secara kimia menjadi zat-zat yang lebih sederhana. Senyawa tersusun oleh molekul senyawa. Contoh: H2O (air), NH3 (Amoniak), CO2 (Karbon dioksida). b. Campuran: bentuk materi yang terdiri atas lebih dari satu jenis materi. Campuran dapat dibagi dalam tiga jenis, yaitu: 1) Larutan: campuran yang bersifat homogen (serba sama) dan terdiri dari dua komponen,
a. Partikel Unsur Atom = bagian zat yang tidak dapat dibagi lagi, contoh: Fe, Na, Ca, K, Ba, dll. Molekul = bagian zat yang dapat dipisahkan menjadi atom, contoh: O2, H2, N2, F2, Cl2, dll. b. Partikel Senyawa Senyawa terdiri atas molekul atau kumpulan atom-atom yang berbeda, contoh: H2SO4, HCl, H2O.
B. TANDA ATOM UNSUR 1. Unsur Logam Berbentuk padat dalam temperatur ruang, kecuali raksa (cair). Penghantar listrik dan panas yang baik. Contoh: Aluminium (Al), besi (Fe). 2. Unsur Nonlogam Terdapat dalam tiga fasa, padat, cair, dan gas. Penghantar panas dan listrik yang buruk. Contoh: Nitrogen (N), Brom (Br).
[email protected]
3. Unsur Metaloid, mempunyai beberapa sifat-sifat logam dan beberapa sifat-sifat nonlogam. Contoh: Arsen (As), Boron (B).
C. PERSENYAWAAN 1. Senyawa Biner Unsur Nonlogam-Nonlogam Perhatikan urutan unsur-unsur berikut ini. B – Si – C – Sb – As – P – N – H – Te – Se – S – I – Br – Cl – O – F
a. Unsur yang tertulis lebih dulu jika bersenyawa dengan unsur yang ditulis berikutnya maka dalam senyawanya juga ditulis lebih dulu. b. Unsur yang di belakang ditambah akhiran – ida. c. Jika pasangan unsur yang bersenyawa dapat membentuk lebih dari satu macam senyawa maka membedakannya dengan menyebut indeks dalam bahasa Yunani sebagai awalan (catatan: awalan mono- untuk unsur di depan tidak perlu ditulis). 1 = mono, 2 = di, 3 = tri, 4 = tetra, 5= penta Contoh: PCl3 = fosfor triklorida, PCl5 = fosfor pentaklorida, (awalan mono pada P tidak perlu ditulis), NH3 = amoniak (tidak mengikuti aturan b dan c), CO = karbon monoksida, CO2 = karbon dioksida, NO = nitrogen monoksida, N2O3 = dinitrogen trioksida. 2. Senyawa Biner Unsur Logam-Nonlogam a. Unsur logam ditulis di depan dengan bahasa Indonesia, dan unsur nonlogam ditulis di belakang dengan akhiran –ida. b. Jumlah muatan unsur logam menjadi indeks unsur nonlogam, demikian sebaliknya jumlah muatan unsur nonlogam menjadi indeks unsur logam. c. Jika jumlah muatan unsur logam lebih dari satu maka untuk membedakan jumlahnya dituliskan sebagai angka romawi di belakang unsur logam tersebut. Perhatikan tabel berikut. Kation (atom bermuatan positif) Rumus
Nama
Rumus
Nama
Na
natrium
Ni
nikel
K+
kalium
Al3+
aluminium
Mg2+
magnesium
Sn2+
timah(II)
+
2+
Anion (atom bermuatan negatif) Rumus
Nama
OH
–
hidroksida
SO
–
CN
sianida
PO
fosfit
F
fluorida
PO
fosfat
–
Rumus
Contoh: NaCl = natrium klorida, MgCl2 = magnesium klorida, Cu2O = tembaga(I)oksida, CuO = tembaga(II)oksida, NH4OH = amonium hidroksida.
2– 4 3– 3 3– 4
Nama sulfat
D. MEMISAHKAN CAMPURAN MATERI Untuk memisahkan campuran menjadi materi-materi penyusunnya dapat dilakukan dengan cara: 1. Distilasi Proses pemisahan campuran yang penyusunnya berupa larutan. Contoh: proses pemisahan bensin dengan minyak tanah. 2. Filtrasi Proses pemisahan campuran yang zat penyusunnya berupa cairan dan padatan dengan menggunakan saringan (filter). Contoh: menyaring pasir dari air sungai yang mengandung pasir. 3. Sentrifugasi Proses pemisahan campuran yang zat penyusunnya berupa cairan dan padatan yang merupakan partikel yang sangat kecil dan tersebar merata dalam cairan. Contoh: pemisahan kapur dari cairan suspensi air kapur. 4. Kristalisasi Proses untuk mendapatkan padatan dari suatu cairan larutan dengan pemanasan. Contoh: pada proses pembuatan garam dari air laut. 5. Kromatografi Pemisahan campuran dengan memanfaatkan perbedaan sifat kepolaran zat. Contoh: pemisahan zat warna dalam tinta.
E. KADAR ZAT DALAM CAMPURAN 1. Prosentase Massa % massa =
massa komponen × 100 % massa campuran
[email protected]
2. Prosentase Volume % volume =
volume komponen × 100 % volume campuran
3. Bagian Per Sejuta bpj massa =
massa komponen × 106 massa campuran
F. PERUBAHAN MATERI 1. Perubahan fisika Ciri-cirinya: yang berubah hanya sifat fisiknya saja, susunan zat tidak mengalami perubahan tetap, jenis zat tidak mengalami perubahan tetap, pada umumnya dapat dibalik ke wujud semula.
BAB 2
Contoh: mencair, membeku, mengembun, menguap, mengkristal, mendesposisi. 2. Perubahan kimia Ciri-cirinya: terjadi perubahan sifat: ada endapan, suhu berubah, ada gelembung gas, warna berubah, terjadinya perubahan susunan zat, terbentuknya zat baru dengan sifat yang sama sekali berbeda dengan asalnya (permanen), tidak dapat dibalik ke wujud semula. Contoh: pembusukan, pembakaran, pengerasan semen, foto-sintesis, perkaratan, dll.
ATOM DAN SISTEM PERIODIK UNSUR
A. STRUKTUR ATOM 1. Perkembangan Model Atom Model Atom Dalton – Atom adalah partikel terkecil suatu zat atau materi, yang tidak dapat dibagi lagi. – Atom mempunyai sifat yang sama atau identik untuk unsur tertentu. – Atom akan berikatan untuk membentuk suatu molekul. Model Atom Thomson – Atom adalah materi pejal bermuatan positif dikelilingi muatan negatif. Atom mempunyai sifat netral. – Terkenal dengan model atom roti kismis, karena bagian pejal bermuatan positif dan elektron (bermuatan negatif) mengelilingi seperti kismis dalam roti. Model Atom Rutherford – Atom adalah inti bermuatan positif dikelilingi elektron bermuatan negatif. Massa atom terkonsentrasi pada bagian inti (pusat). – Atom bersifat netral karena jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif. Model Atom Niels Bohr – Atom adalah inti bermuatan positif dikelilingi
– –
elektron bermuatan negatif pada orbit tertentu. Elektron beredar pada lintasan dengan tingkat energi tertentu. Perpindahan elektron disertai penyerapan atau pelepasan energi. Atom seperti sistem tata surya yaitu inti atom sebagai matahari dan elektron sebagai planetplanet di sekitarnya dalam orbit tertentu.
Model Atom de Broglie (mekanika gelombang) – Gerakan materi adalah suatu gerakan gelombang. Dengan demikian elektron yang merupakan materi adalah juga gerakan gelombang. – Elektron tidak mempunyai lintasan tertentu. Elektron menempati jarak-jarak tertentu dari inti atom. – Kedudukan elektron tidak dapat dipastikan, hanya merupakan kebolehjadian.
2. Partikel Dasar Penyusun Atom Partikel
Muatan
Massa (gr)
Penemu
proton
+1
1,673 x 10–24
Goldstein
netron
0
1,675 x 10–24
J. Chadwick
elektron
–1
9,110 x 10–28
Thomson
[email protected]
Letak Inti atom Inti atom Kulit atom
3. Lambang Atom A Z
X
Keterangan: A = massa atom X = lambang unsur Z = nomor atom
Atom Netral = Atom yang tidak bermuatan listrik. Proton = elektron = nomor atom Netron = massa atom – nomor atom
4. Nuklida Nuklida adalah inti atom suatu unsur yang mengandung proton dan netron. Isotop Nuklida yang mempunyai nomor atom sama tetapi massa atomnya berbeda atau jumlah proton sama tetapi jumlah netron berbeda. Contoh: 11 H; 21 H. Isobar Nuklida yang mempunyai nomor atom beda tetapi 14 14 massa atomnya sama. Contoh: 6 C dengan 7 N. Isoton Nuklida yang mempunyai jumlah netron sama tetapi nomor atom dan massa atomnya berbeda. Contoh: 94 Be dengan 105 B; 136 C dengan 147 N.
B. KONFIGURASI ELEKTRON Konfigurasi elektron adalah suatu susunan mengenai penyebaran elektron pada kulit suatu atom. 1. Bilangan Kuantum Bilangan yang menentukan letak keberadaan elektron pada kulit suatu atom. a. Bilangan kuantum utama (n) Menyatakan nomor kulit tempat elektron berada, jenisnya: K (n = 1), L (n = 2), M (n = 3). b. Bilangan kuantum azimuth (ℓ) Menyatakan subkulit tempat elektron berada, jenisnya:
nilai ℓ = 0 nilai ℓ = 1 nilai ℓ = 2 nilai ℓ =3
Untuk n = 1 Untuk n = 2
(sharp) (sharp); ℓ = 1 (principal) (sharp); ℓ = 1 (principal); (diffuse) (sharp); ℓ = 1 (principal); (diffuse); ℓ = 3 (fundamental)
ℓ=0 ℓ=0 ℓ=0 ℓ=2 ℓ=0 ℓ=2
Untuk n = 3
Atom bermuatan negatif = anion Atom yang kelebihan elektron karena masuknya elektron unsur lain ke dalam atom tersebut. proton = nomor atom elektron = nomor atom + muatan netron = massa atom – nomor atom Atom bermuatan listrik positif = kation Atom yang kelebihan proton karena berpindahnya elektron. proton = nomor atom elektron = nomor atom – muatan netron = massa atom – nomor atom
s = sharp p = principal d = diffuse f = fundamental
Untuk n = 4
c. Bilangan kuantum magnetik (m) Menyatakan orbital tempat elektron berada, jenisnya: Untuk ℓ = 0 Untuk ℓ = 1 Untuk ℓ = 2
m=0 m = –1; m = 0; m = +1 m = –2; m = –1; m = 0; m = +1; m = +2 m = –3; m = –2; m = –1; m = 0; m = +1 m = +2; m = +3
Untuk ℓ = 3
s 0
Suatu orbital dapat digambarkan sebagai berikut. p d f –1 0 +1
–2 –1 0 +1 +2
–3 –2 –1 0 +1 +2 +3
nilai m d. Bilangan kuantum spin (s) Menyatakan arah elektron dalam orbital. Jenisnya: + ½ dan – ½ untuk setiap orbital (harga m). Untuk menentukan letak elektron maka perlu mengikuti aturan-aturan tertentu yang sudah ditetapkan.
= +1/2 = –1/2
Aturan Aufbau Elektron-elektron mengisi orbital dari tingkat energi terendah kemudian tingkat energi yang lebih tinggi. Diagram di bawah ini adalah cara untuk mempermudah menentukan tingkat energi orbital dari yang terendah ke yang lebih tinggi yaitu: 1s 2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
5d
5f
6s
6p
6d
6f
7s
7p
7d
7f
[email protected]
Contoh: Atom Li mempunyai 3 elektron à konfigurasinya: 1s2 2s1 Atom Fe mempunyai 26 elektron à konfigurasinya: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Aturan Hund Elektron-elektron tidak membentuk pasangan elektron sebelum masing-masing orbital terisi sebuah elektron. Larangan Pauli Tidak diperbolehkan di dalam atom terdapat elektron yang mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama. 2. Beberapa Hal Penting untuk Diperhatikan dalam Konfigurasi Elektron Cara menuliskan urutan subkulit a. Subkulit ditulis berdasarkan tingkat energinya, contoh: Galium (31Ga). Ga: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1 31 Tingkat energi subkulit 4s lebih rendah dari subkulit 3d, maka akan terisi elektron lebih dahulu dan ditulis lebih dahulu. b. Subkulit ditulis berdasarkan urutan kulit utamanya, contoh pada Galium: Ga: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p1 31 Walaupun tingkat energi subkulit 4s lebih rendah dari subkulit 3d, tetapi penulisannya berdasarkan urutan kulit utamanya adalah seperti di atas, jadi 3d ditulis lebih dahulu. c. Subkulit ditulis dengan menggunakan konfigurasi gas mulia, contoh: Ga: [Ar] 4s2 3d10 4p1 atau [Ar] 3d10 4s2 4p1 31 Gas mulia di sini yang dipakai adalah Argon (Ar) yang mempunyai nomor atom = 18. Aturan Penuh–Setengah Penuh Dalam percobaan ternyata ditemukan beberapa penyimpangan aturan Aufbau, sebagai contoh adalah untuk konfigurasi elektron Kromium (Cr) dan Tembaga (Cu): Berdasarkan aturan Aufbau: Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 atau [Ar] 4s2 3d4 4
Berdasarkan percobaan menjadi: – 24Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 atau [Ar] 4s1 3d5 (setengah penuh untuk subkulit d) – 29Cu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 atau [Ar] 4s1 3d10 (penuh untuk subkulit d)
Untuk subkulit d, terisi elektron setengah penuh atau penuh ternyata lebih stabil dibandingkan jika menggunakan aturan Aufbau.
C. SISTEM PERIODIK UNSUR Sistem Periodik Unsur adalah susunan unsur-unsur berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat-sifat yang dimiliki oleh masing-masing unsur. Henry G. Moseley Menemukan Sistem Periodik Unsur Modern dan menyatakan sifat unsur merupakan sistem periodik dari nomor atomnya di mana nomor atom merupakan jumlah proton dan elektron sebuah unsur netral. SPU Modern tersusun atas: 1. Golongan Baris vertikal menyatakan unsur-unsur yang dilaluinya sebagai unsur-unsur yang segolongan. Segolongan berarti mempunyai elektron valensi (elektron pada kulit terluar) sama. Golongan = Elektron Valensi Ada dua golongan unsur-unsur dalan SPU: Golongan Utama (Golongan A) dan Golongan Transisi (Golongan B).
Golongan Utama IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA
Elektron Valensi ns1 ns2 ns2 np1 ns2 np2 ns2 np3 ns2 np4 ns2 np5 ns2 np6
Golongan Utama IB IIB IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB VIIIB VIIIB
Elektron Valensi (n-1)d10 ns1 (n-1)d10 ns2 (n-1)d1 ns2 (n-1)d2 ns2 (n-1)d3 ns2 (n-1)d5 ns1 (n-1)d5 ns2 (n-1)d6 ns2 (n-1)d7 ns2 (n-1)d8 ns2
Nama golongan pada golongan utama: Golongan IA II A III A IV A
Nama Golongan Alkali Alkali Tanah Boron Karbon
Golongan VA VI A VII A VIII A
Nama Golongan Nitrogen Oksigen/ Kalkogen Halogen Gas Mulia
2. Periode Baris horizontal menyatakan unsur-unsur yang dilaluinya sebagai unsur-unsur yang seperiode.
[email protected]
Seperiode berarti mempunyai jumlah kulit atom sama. Periode = Jumlah Kulit
Maksimum di golongan Halogen, gas mulia lebih kecil keelektronegatifannya dibanding Halogen. 6. Kereaktifan, yaitu kemudahan melakukan reaksi dengan unsur lain.
D. SIFAT PERIODIK UNSUR
Sifat
1. Jari-jari atom adalah jarak antara inti atom dengan kulit atom paling luar yang ditempati elektron dan diukur ketika atom tersebut berikatan. 2. Potensial ionisasi (energi ionisasi) adalah energi yang dibutuhkan untuk membebaskan satu elektron suatu atom pada keadaan gas. 3. Afinitas elektron adalah energi yang dibebaskan atom netral dalam pengikatan elektron untuk membentuk ion negatif. 4. Kelogaman dan keasaman. 5. Elektronegatifitas adalah kecenderungan suatu atom menarik pasangan elektronnya dalam molekul.
Jari-jari
BAB 3
Potensial Ionisasi Afinitas Elektron Elektronegatifitas Kelogaman Keasaman Kereaktifan
Unsur segolongan (atas-bawah) semakin ke bawah semakin besar
Unsur seperiode (kiri-kanan) semakin ke kanan semakin kecil
semakin kecil
semakin besar
semakin kecil
semakin besar
semakin kecil
semakin besar
semakin besar semakin kecil semakin besar
semakin kecil semakin besar semakin kecil
IKATAN KIMIA
A. JENIS-JENIS IKATAN KIMIA 1. Ikatan Antaratom a. Ikatan Ion atau Ikatan Elektrovalen Ikatan atom unsur logam (elektropositif) dengan atom unsur nonlogam (elektronegatif). Unsur logam memberikan elektronnya pada unsur non logam. b. Ikatan Kovalen Ikatan atom unsur nonlogam dengan atom unsur nonlogam. Pemakaian bersama elektron dari kedua unsur tersebut. c. Ikatan Kovalen Polar Ikatan kovalen di mana pasangan elektron ikatan (PEI) tertarik lebih kuat ke salah satu atom. Pasangan elektron akan tertarik ke atom yang memiliki keelektronegatifan lebih besar. d. Ikatan Kovalen Nonpolar Ikatan kovalen dimana pasangan elektron ikatan (PEI) tertarik sama kuat ke seluruh atom. e. Ikatan Kovalen Rangkap Ikatan atom unsur nonlogam dengan atom unsur nonlogam. Terdapat pemakaian bersama lebih dari satu pasang elektron. f. Ikatan Kovalen Koordinasi Ikatan atom unsur nonlogam dengan atom unsur
nonlogam. Pemakaian bersama elektron dari salah satu unsur.
Sifat-sifat ikatan ion dan kovalen Ikatan ion
Ikatan kovalen
Daya hantar listrik kuat.
Daya handar listrik kurang.
Titik leleh dan titik didih tinggi.
Titik leleh dan titik didih rendah.
Pada suhu kamar Pada suhu kamar senyawanya senyawanya berfasa padat. berfasa padat, cair, atau gas.
2. Ikatan Antarmolekul a. Ikatan Van Der Waals Ikatan yang terjadi akibat adanya gabungan gaya London dan gaya tarik antar dipol. Gaya dispersi (gaya London) – Terjadi gaya tarik menarik antara molekul-molekul nonpolar yang terkena aliran elektron (dipol sesaat) dengan molekul nonpolar di sebelahnya yang terpengaruh (dipol terimbas) yang berdekatan. – Gaya tarik antarmolekulnya relatif lemah. Contoh: H2, N2, CH4, dan gas-gas mulia. Gaya tarik dipol – Gaya tarik antara molekul-molekul kutub positif dengan kutub negatif.
[email protected]
–
Gaya tarik antar molekulnya lebih kuat dari gaya tarik antara molekul dipol sesaat-dipol terimbas. b. Ikatan Hidrogen Terjadi antara atom H dari suatu molekul dengan atom F atau atom O atau atom N pada molekul lain. Ada perbedaan suhu tinggi dan sangat polar di antara molekul-molekulnya. Contoh: HF, H2O, dan NH3. c. Ikatan Logam Ikatan ion logam dengan ion logam dengan bantuan kumpulan elektron sebagai pengikat atom-atom positif logam. Ikatannya membentuk kristal logam. Contoh: campuran tembaga dengan seng membentuk kuningan.
B. BENTUK GEOMETRI MOLEKUL
C. HIBRIDISASI Proses pembentukan orbital karena adanya gabungan (peleburan) dua atau lebih orbital atom dalam suatu satuan atom. Konsep hibridisasi ini terjadi misalnya pada senyawa CH4. Perhatikan konfigurasi elektron berikut. C
:
6
1s2
Tipe molekul
Bentuk molekul
Contoh
AX4
Tetrahedron
CH4
AX3E
Segitiga piramid
NH3
AX2E2
Planar V
H2O
2s2
2p2
2p2
2s2
Peristiwa promosi elektron akan mengubah konfigurasi elektron di atas menjadi: kemudian terbentuk orbital hibrida: s p3 1s2
Berbagai kemungkinan bentuk molekul:
1s2
2s1
2p3
Hal ini terjadi karena keempat elektron valensi dari karbon harus merupakan elektron tunggal pada tingkat energi sama untuk membentuk 4 ikatan C – H. Jadi tempat-tempat kosong pada orbital 2s dan 2p masingmasing akan diisi elektron dari hidrogen. Berbagai kemungkinan lain hibridisasi dan bentuk geometri orbital hibridanya sebagai berikut.
AX5
Segitiga bipiramid
PCl5
AX4E
Bidang empat
SF4
AX3E2
Planar T
IF3
AX2E3
Linear
XeF2
AX6
Oktahedron
SF6
AX5E
Segiempat piramid
IF5
sp d
4
Persegi datar
AX4E2
Segiempat planar
XeF4
sp3d
5
Segitiga Bipiramidal
sp3d2
6
Oktahedron
Keterangan: A = Atom Pusat X = Jumlah pasangan elektron ikatan E = Jumlah pasangan elektron bebas
Orbital hibrida
Jumlah ikatan
Bentuk geometrik
sp
2
Linear
sp
2
3
Segitiga datar sama sisi
sp
3
4
Tetrahedron
2
[email protected]
BAB 4
KONSEP MOL DAN STOIKIOMETRI
A. KONSEP MOL Mol (n) adalah satuan internasional untuk menyatakan jumlah zat. Mol dapat dirumuskan dengan: massa unsur A massa molekul AB n= atau n = Ar unsur A Mr molekul AB Dalam 1 mol zat terdapat 6,02 x 1023 partikel. Jumlah partikel zat dirumuskan dengan: Jumlah partikel = n × 6,02 × 1023 Keterangan: n = mol 6,02 × 1023 = bilangan Avogadro Mr = massa molekul relatif Ar = massa atom relatif
Pada kondisi standar di mana suhu 0oC dan tekanan 1 atm (Standard Temperature and Pressure = STP): 1 mol gas = 22,4 liter ⇔ n =
volume gas × 100 % 22,4
Pada kondisi bukan standar maka kita gunakan Rumus Gas Ideal: PV = nRT ⇔ n =
PV RT
Keterangan: P = tekanan (atm) R = tetapan 0,08205 atm.L/mol.K V = volume (liter) T = suhu (kelvin) N = mol
Pada kondisi suhu dan tekanan sama (P, T): n gas A volume gas A = n gas B volume gas B
Hukum Proust (Ketetapan Perbandingan): Suatu senyawa perbandingan massa unsur-unsur penyusunnya selalu tetap. Hukum Dalton (Perbandingan Berganda) Jika unsur A dan unsur B membentuk lebih dari satu macam senyawa, maka untuk massa unsur A yang tetap, massa unsur B dalam senyawanya berbanding sebagai bilangan bulat sederhana. 2. Hukum-hukum Ilmu Kimia untuk Gas Hukum Gay Lussac (Perbandingan Volume) Volume gas-gas yang bereaksi dengan volume gasgas hasil reaksi akan berbanding sebagai bilangan (koefisien) bulat sederhana jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama. Rumus: koefisien gas A volume gas A = koefisien gasB volume gasB
Hukum Avogadro Gas-gas dalam volume sama akan mempunyai jumlah molekul yang sama jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama. Dalam 1 mol zat mengandung 6,02 × 1023 partikel, yang disebut dengan Bilangan Avogadro. Rumus: mol gas A volume gas A = mol gasB volume gasB Hukum Boyle (Ketetapan Hasil kali tekanan dan volume) Hasil kali tekanan gas dan volume gas akan selalu tetap jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama. Rumus: PA.VA = PB.VB
B. STOIKIOMETRI Stoikiometri mempelajari semua perhitungan kimia secara kuantitatif, tidak terbatas pada unsur saja tetapi juga perhitungan senyawa maupun campuran. 1. Hukum-hukum Dasar Ilmu Kimia Hukum Lavoisier (Kekekalan Massa) Massa zat sebelum reaksi sama dengan massa zat setelah reaksi.
Hukum Boyle-Gay Lussac Hasil kali tekanan gas dan volume gas akan selalu tetap jika dibagi suhu mutlak. Rumus:
PA VA PB VB = TA TB
[email protected]
C. RUMUS EMPIRIS DAN RUMUS MOLEKUL 1. Rumus Empiris Rumus empiris adalah rumus yang paling sederhana dalam komposisi suatu senyawa. 2. Rumus Molekul Rumus molekul adalah kelipatan dari rumus empiris.
D. MASSA ATOM RELATIF DAN MASSA MOLEKUL RELATIF 1. Massa Atom Relatif (Ar) Massa atom relatif (Ar) atau juga disebut bobot atom (BA) suatu unsur adalah massa satu atom unsur tersebut dibagi dengan 121 massa satu atom isotop karbon 12. Ar unsur A =
massa rata - rata atom unsur A 12 1 12 massa satu atom unsur C
Menentukan Massa Atom Relatif dari Isotop-Isotop di Alam Di alam suatu unsur bisa didapatkan dalam 2 jenis atau bahkan lebih isotop, oleh karena itu kita dapat menentukan massa atom relatifnya dengan rumus berikut ini. Untuk n jenis isotop:
BAB 5
Ar X =
% k. X1 . Ar X1 + % k. X2 . Ar X2 + ... + % k. X n . Ar X n 100 %
K = kelimpahan 2. Massa Molekul Relatif (Mr) Massa molekul relatif (Mr) atau juga disebut bobot molekul (BM) suatu senyawa adalah massa satu molekul senyawa tersebut dibagi dengan 121 massa satu atom isotop karbon 12. Mr senyawa XY =
E. AIR KRISTAL Air kristal (hidrat) adalah air yang terikat pada suatu kristal senyawa tertentu dengan perbandingan molekul yang tertentu pula. Air ini dapat dibebaskan melalui pemanasan. Contoh air kristal: CuSO4.5H2O, FeSO4. 7H2O, CaSO4. 2H2O, dsb.
SISTEM KOLOID
A. KOLOID Koloid adalah campuran yang berada di antara larutan dan suspensi, terbentuk dari fase terdisperi dan pendispersi. Berikut adalah perbedaan larutan, koloid, dan suspensi:
LARUTAN
• • • • • •
KOLOID
• • • • • •
massa satu molekul senyawa XY 12 1 12 massa satu atom C
homogen dimensi kurang dari 1 nm tersebar merata tidak memisah jika didiamkan tidak dapat dilihat dengan mikroskop ultra tidak dapat disaring heterogen dimensi kurang dari 1 nm – 100 nm tersebar merata tidak memisah jika didiamkan tidak dapat dilihat dengan mikroskop ultra tidak dapat disaring
SUSPENSI
• • • • • •
heterogen dimensi lebih dari 100 nm mengendap memisah jika didiamkan dapat dilihat dengan mikroskop biasa dapat disaring dengan saringan biasa
B. JENIS-JENIS KOLOID T
P
Nama
Contoh
Cair
Gas
Aerosol Cair
Kabut, awan
Padat
Gas
Aerosol Padat
Asap, debu
Gas
Cair
Buih
Busa sabun, krim kocok
Cair
Cair
Emulsi
Susu, santan, minyak ikan
Padat
Cair
Sol
Tinta, cat, sol emas
Gas
Padat
Buih Padat
Karet busa, batu apung
Cair
Padat
Emulsi Padat
Mutiara, opal
Padat
Padat
Sol Padat
Gelas warna, intan
Keterangan: T = Terdispersi dan P = Pendispersi
[email protected]
C. SIFAT-SIFAT KOLOID 1. Efek Tyndall: peristiwa menghamburnya cahaya bila dipancarkan melalui sistem koloid. 2. Gerak Brown: gerakan dari partikel terdispersi dalam sistem koloid yang terjadi karena adanya tumbukan antarpartikel, gerakan ini sifatnya acak dan tidak berhenti.
Reversibel, bila dikeringkan dapat membentuk koloid kembali dengan penambahan pendis-persi seperti semula.
Tidak reversibel, bila dikeringkan tidak dapat membentuk koloid kembali.
Viskositas besar pada pendispersi murni, bila lama didiamkan akan menyerupai agar-agar.
Viskositas kecil.
Tekanan permukaan pendispersi terpengaruh partikel terdispersi.
Tekanan permukaan pendispersi tidak terpengaruh partikel terdispersi.
3. Elektroforesis: suatu proses pengamatan migrasi atau berpindahnya partikel-partikel dalam sistem koloid karena pengaruh medan listrik. 4. Adsorpsi: proses penyerapan bagian permukaan benda atau ion yang dilakukan sistem koloid sehingga sistem koloid ini mempunyai muatan listrik. 5. Koagulasi: suatu keadaan di mana partikelpartikel koloid membentuk suatu gumpalan yang lebih besar. Penggumpalan ini dikarenakan oleh beberapa faktor, contohnya, karena penambahan zat kimia atau enzim tertentu. Koloid Berdasar Daya Tarik terhadap Air 1. Koloid Liofil (Yunani: lio = cairan, philia = menyukai) Suatu sistem koloid di mana zat terdispersi mempunyai afinitas (daya tarik) besar terhadap medium pendispersinya. Contoh: agar-agar, kanji. 2. Koloid Liofob (Yunani: lio = cairan, phobia = membenci) Suatu sistem koloid di mana zat terdispersi mempunyai afinitas (daya tarik) kecil terhadap medium pendispersinya. Contoh: sol-sol logam. Perbedaan Koloid Liofil dan Koloid Liofob LIOFIL
LIOFOB
Stabil pada kondisi zat yang terdispersi mempunyai konsentrasi kecil maupun besar.
Stabil hanya bila zat yang terdispersi mempunyai konsentrasi kecil.
Koagulasi terjadi bila zat elektrolit yang ditambahkan dalam jumlah banyak.
Mudah berkoagulasi (mengendap) dalam zat elektrolit.
Ketika berkoagulasi bentuk gumpalan seperti gel.
Ketika berkoagulasi bentuk gumpalan seperti mayonaise (granul).
Kestabilan tidak terpengaruh dialisis.
Kestabilan terpengaruh dialisis.
Peristiwa efek Tyndall tidak terlihat jelas.
Peristiwa efek Tyndall terlihat jelas.
D. PEMBUATAN SISTEM KOLOID n
Ada dua metode pembuatan sistem koloid
Larutan
Koloid
Kondensasi
Dispersi
Suspensi
1. Kondensasi a. Reduksi-oksidasi Pada pembuatan sol belerang dengan reaksi: 2 H2S(g) + SO2(aq) → 3 S (koloid) + 2 H2O(l) b. Dekomposisi Pada pembuatan sol perak klorida dengan reaksi: AgNO3(aq) + HCl(aq) → AgCl ( koloid ) + HNO3(aq) c. Hidrolisis Pada pembuatan sol besi (III) hidroksida dengan reaksi: FeCl3(aq) + 3 H2O(l) → Fe(OH)3 (koloid) + 3 HCl(aq) 2. Dispersi a. Mekanik Menggerus butir kasar sampai terbentuk partikel dengan ukuran tertentu (koloid) dan kemudian mencampurkannya dengan media pendispersi sambil dilakukan pengadukan. b. Peptisasi Memecah butir-butir kasar dengan zat pemecah semacam peptid sampai terbentuk suatu partikel koloid dengan ukuran yang sudah ditentukan, misalnya proses pemecahan protein dengan bantuan enzim. c. Menggunakan busur Bredig Cara ini biasanya dilakukan untuk pembuatan sol-sol logam, dengan membuat logam sebagai elektroda dan kemudian diberi kejutan listrik sehingga logam terlepas ke air sebagai media dan kemudian logam tersebut mengalami kondensasi membentuk koloid.
[email protected]
n
Manfaat Koloid dan Kerugian Yang Ditimbulkannya
1. Dialisis Proses penghilangan ion-ion yang mengganggu kestabilan koloid, di mana dalam proses ini sistem koloid dimasukkan dalam suatu kantong dari selaput semipermiabel (selaput yang dapat melewatkan partikel-partikel kecil tetapi menahan koloid supaya tidak keluar). Contoh: Proses dialisis digunakan pada proses cuci darah pada pasien yang mengalami sakit gagal ginjal, prosesnya sendiri disebut hemodialisis. 2. Koloid pelindung Koloid pelindung dibuat untuk menstabilkan sistem koloid yang perlu dijaga kestabilannya, di mana koloid pelindung ini akan membungkus partikel zat terdispersi supaya tidak mengelompok. Contoh: Gelatin digunakan sebagai koloid pelindung es krim yaitu untuk mencegah pembentukan kristal es.
BAB 6
3. Pengolahan Air Pada pengolahan air bersih juga menggunakan dasardasar sifat koloid: adsorpsi dan koagulasi. – Koagulasi terjadi karena tawas (aluminium sulfat) berfungsi sebagai penggumpal lumpur koloid sehingga pada proses selanjutnya lumpur ini akan mudah disaring. – Adsorpsi juga terjadi karena tawas dapat membentuk Al(OH)3 yang dapat menyerap (mengadsorpsi) zat-zat pewarna dan pencemar lainnya. 4. Polusi Polusi, khususnya polusi udara, umumnya dikarenakan oleh partikel-partikel polutan yang berbentuk koloid, seperti misalnya debu dan asap.
SISTEM LARUTAN
A. LARUTAN ELEKTROLIT DAN NONELEKTROLIT 1. Larutan Elektrolit Larutan elektrolit adalah larutan yang zat terlarutnya dapat terionisasi dalam air sehingga dapat menghantarkan arus listrik. a. Larutan Elektrolit Kuat Larutan elektrolit yang terionisasi sempurna. Memiliki derajat ionisasi (α) = 1. Contoh: HCl, HBr, H2SO4, NaOH, Mg(OH)2. b. Larutan Elektrolit Lemah Larutan elektrolit yang terionisasi sebagian. Memiliki derajat ionisasi (α) = 0 <α <1 Contoh: HF, H3PO4, CH3COOH, NH3, H2S. 2. Larutan Nonelektrolit Larutan nonelektrolit adalah larutan yang zat terlarutnya tidak dapat terionisasi dalam air sehingga tidak dapat menghantarkan arus listrik. Contoh: CO(NH2)2, C12H22O11, C6H12O6, CH3OH, dll
B. KONSENTRASI LARUTAN 1. Molalitas Menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam 1 kg (1000 gram) pelarut.
massat massat 1000 Mr m = = × massap (ki log ram) Mr massap (gram) Keterangan: m = Molalitas massat = massa zat terlarut massap = massa pelarut Mr = massa molekul relatif zat terlarut
2. Molaritas Menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter (1000 mililiter) larutan. massat massat 1000 Mr M = = × volume (liter ) Mr volume (mililiter ) Keterangan: m = Molaritas, Mr = massa molekul relatif zat terlarut, massat = massa zat terlarut, volume = volume larutan.
3. Pada Campuran Zat yang Sejenis Mc. Vc = M1.V1 + M2.V2 + … + Mn.Vn
[email protected]
Mc
=
M1 M2 Mn
= = =
molaritas campuran molaritas zat 1 molaritas zat 2 molaritas zat n
Vc
=
V1 V2 Vn
= = =
volume campuran volume zat 1 volume zat 2 volume zat n
4. Pada Pengenceran Suatu Zat N1. V1 = N2.V2 N N1 N2 V1 V2
= = = = =
netralitas = molaritas x valensi netralitas zat mula-mula netralitas zat setelah pengenceran volume zat mula-mula volume zat setelah pengenceran
5. Fraksi Mol Menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam jumlah mol total larutan atau menyatakan jumlah mol pelarut dalam jumlah mol total larutan. nt np Xt = ⇒ Xt + Xp = 1 ; Xp = nt + np nt + np Xt Xp nt np
= = = =
fraksi mol zat terlarut fraksi mol pelarut mol zat terlarut mol pelarut
C. TEORI ASAM BASA 1. Svante August Arhenius n Asam adalah suatu senyawa yang apabila dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion hidrogen (H+) atau ion hidronium (H3O+). Contoh: HCl (aq) → H+ + Cl– n Basa adalah suatu senyawa yang apabila dilarutkan dalam air akan menghasilkan ion hidroksida (OH–). Contoh: NaOH (aq) → Na+ + OH– 2. Johanes Bronsted dan Thomas Lowry (BronstedLowry) n Asam adalah zat yang bertindak sebagai pendonor proton (memberikan proton) pada basa. Asam → Basa Konjugasi + H+ n Basa adalah zat yang bertindak sebagai akseptor proton (menerima proton) dari asam. Basa + H+ → Asam Konjugasi 3. Gilbert Lewis n Asam adalah suatu zat yang bertindak sebagai penerima (akseptor) pasangan elektron. n Basa adalah suatu zat yang bertindak sebagai pemberi (donor) pasangan elektron.
D. LARUTAN BUFFER Larutan buffer atau dapar adalah suatu larutan yang dapat mempertahankan pH larutan apabila ditambahkan sedikit asam atau basa. Pada dasarnya larutan penyangga ini terjadi karena adanya campuran asam lemah dengan basa konjugasinya (dalam garam) atau campuran basa lemah dengan asam konjugasinya (dalam garam).
E. HIDROLISIS LARUTAN Penguraian larutan yang disebabkan oleh ion H+ dan OH– yang berasal dari molekul air. Hidrolisis terjadi pada garam-garam yang mengandung asam lemah dan atau mengandung basa lemah.
F. MENGHITUNG pH Larutan dengan pH kecil (pH < 7) berarti sifatnya ASAM, sedangkan jika pH-nya besar (pH > 7) berarti bersifat BASA, jadi pH dijadikan acuan untuk menentukan larutan bersifat asam atau basa. pH = –log [H+] pOH = –log [OH–] pH = 14 – pOH
Untuk mencari [H+] dan [OH–] perhatikan uraian di bawah ini! 1. Asam Kuat + Basa Kuat n Bila keduanya habis, gunakan rumus: pH larutan = 7 (netral) n Bila Asam Kuat bersisa, gunakan rumus: [H+] = Konsentrasi Asam Kuat × Valensi Asam Kuat n Bila Basa Kuat bersisa, gunakan rumus: [OH–] = Konsentrasi Basa Kuat × Valensi Basa Kuat 2. Asam Kuat + Basa Lemah n Bila keduanya habis gunakan rumus HIDROLISIS:
Kw × Konsentrasi Kation Kb n Bila Asam Kuat bersisa, gunakan rumus: [H+] = Konsentrasi Asam Kuat × Valensi Asam Kuat [H+] =
Bila Basa Lemah bersisa, gunakan rumus BUFFER: Konsentrasi Sisa Basa Lemah [OH–] = Kb × Konsentrasi Garam
n
[email protected]
3. Asam Lemah + Basa Kuat n Bila keduanya habis gunakan rumus HIDROLISIS:
Kw × Konsentrasi Anion Ka n Bila Basa Kuat bersisa, gunakan rumus: [OH–] = Konsentrasi Basa Kuat × Valensi Basa Kuat n Bila Asam Lemah bersisa, gunakan rumus BUFFER: Konsentrasi Sisa Asam Lemah [H+] = Ka × Konsentrasi Garam [OH–] =
4. Asam Lemah + Basa Lemah n Bila keduanya habis gunakan rumus HIDROLISIS: Kw × Ka [H+] = Kb n
Bila Asam Lemah bersisa, gunakan rumus: [H+] =
n
Ka × Konsentrasi
Asam Lemah
Bila Basa Lemah bersisa, gunakan rumus: [OH–] =
Kb × Konsentrasi
Basa Lemah
G. KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN n
n
n
Kelarutan (s) adalah banyaknya jumlah mol maksimum zat yang dapat larut dalam suatu larutan yang bervolume 1 liter. Hasil kali kelarutan (Ksp) adalah hasil perkalian konsentrasi ion-ion dalam suatu larutan jenuh zat tersebut. Di mana konsentrasi tersebut dipangkatkan dengan masing-masing koefisiennya. Pengaruh ion sejenis Ion sejenis akan memperkecil kelarutan.
a. Penurunan Tekanan Uap (∆P) ∆P = Po – P ∆P Po P Xt Xp
∆P = Xt . Po
= = = = =
penurunan tekanan uap tekanan uap jenuh pelarut murni tekanan uap jenuh larutan fraksi mol zat terlarut fraksi mol pelarut
b. Kenaikan Titik Didih (∆Tb) ∆Tb = Tblar – Tbpel ∆Tb Tblar Tbpel Kb m
= = = = =
1. Sifat Koligatif Larutan Nonelektrolit Contoh larutan nonelektrolit: Glukosa (C6H12O6), Sukrosa (C12H22O11), Urea (CO(NH2)2), dll.
∆Tb = Kb . m
kenaikan titik didih titik didih larutan titik didih pelarut tetapan titik didih molal pelarut molalitas larutan
c. Penurunan Titik Beku (∆Tf) ∆Tf = Tfpel – Tflar ∆Tf Tfpel Tflar Kb M
= = = = =
∆Tf = Kf . m
penurunan titik beku titik beku pelarut titik beku larutan tetapan titik beku molal pelarut molalitas larutan
d. Tekanan Osmotik (π) π=M.R.T π M R T
= = = =
tekanan osmotik molaritas larutan tetapan gas = 0,08205 suhu mutlak = (oC + 273) K
2. Sifat Koligatif Larutan Elektrolit Contoh larutan elektrolit: NaCl, H2SO4, CH3COOH, KOH, dll. Untuk larutan elektrolit maka rumusrumus di atas akan dipengaruhi oleh:
H. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN Berdasarkan hukum Raoult, sifat koligatif adalah sifat suatu larutan yang tidak dipengaruhi oleh jenis zat tersebut tetapi dipengaruhi oleh konsentrasinya. Sifat koligatif larutan dapat terjadi karena adanya solut non volatil (tidak mudah menguap) pada larutan. Ada 4 macam sifat koligatif larutan yang dibedakan dalam 2 kelompok yaitu untuk larutan nonelektrolit dan larutan elektrolit
P = Xp . Po
i = 1 + (n – 1) α i n α α
= faktor van’t Hoff = jumlah koefisien hasil penguraian senyawa ion = derajat ionisasi untuk asam kuat atau basa kuat = 1
a. Penurunan Tekanan Uap (∆P) ∆P = Po – P ∆P = Xt . Po P = Xp . Po
Xt =
nt.i nt.i + np
Xp =
np nt.i + np
dengan
[email protected]
= = = = = = = =
penurunan tekanan uap tekanan uap jenuh pelarut murni tekanan uap jenuh larutan fraksi mol zat terlarut fraksi mol pelarut mol zat terlarut mol pelarut faktor van’t Hoff
b. Kenaikan Titik Didih (∆Tb) ∆Tb = Tblar – Tbpel
∆Tb Tblar Tbpel Kb M i
= = = = = =
S
1 atm
R
∆Tb = Kb . m . i
kenaikan titik didih titik didih larutan titik didih pelarut tetapan titik didih molal pelarut molalitas larutan faktor van’t Hoff
∆Tf = Tfpel – Tflar = = = = = =
Diagram fasa menunjukkan hubungan antara penurunan tekanan uap jenuh, kenaikan titik didih, dan penurunan titik beku.
P
Q
cair
c. Penurunan Titik Beku (∆Tf)
∆Tf Tfpel Tflar Kb M i
Diagram Fasa
∆Tf = Kf . m . i
penurunan titik beku titik beku pelarut titik beku larutan tetapan titik beku molal pelarut molalitas larutan faktor van’t Hoff
A
tekanan
∆P Po P Xt Xp Nt Np i
padat
T gas
suhu
Keterangan: Sumbu x : suhu (oC) Sumbu y : tekanan (1 atm) A : titik kesetimbangan 3 fasa pelarut (R - S) = penurunan titik beku (∆Tf) T : titik kesetimbangan 3 fasa larutan P : titik didih pelarut S : titik beku larutan Q : titik didih larutan R : titik beku pelarut (Q - P): kenaikan titik didih
d. Tekanan Osmotik (π) π=M.R.T.i
π
M R T i
= = = = =
Garis tebal merupakan grafik pelarut. Garis putus-putus merupakan grafik larutan (pelarut yang mengandung solut).
tekanan osmotik molaritas larutan tetapan gas = 0,08205 suhu mutlak (oc + 273) K faktor van’t Hoff
[email protected]
BAB 7
LAJU REAKSI
A. LAJU REAKSI Laju reaksi adalah bertambahnya konsentrasi hasil reaksi tiap satuan waktu atau berkurangnya konsentrasi pereaksi tiap satuan waktu. Jika ada suatu persamaan aA + bB → cAB, maka; Laju reaksi dapat dikatakan sebagai: n berkurangnya konsentrasi A tiap satuan waktu: −∆[ A] VA = ∆t n berkurangnya konsentrasi B tiap satuan waktu: −∆[B] VB = ∆t n bertambahnya konsentrasi AB tiap satuan waktu: +∆[ AB] VAB = ∆t
2. Luas Permukaan Bidang Sentuh Semakin luas permukaan bidang sentuhnya maka laju reaksi juga semakin bertambah. Luas permukaan bidang sentuh berbanding lurus dengan laju reaksi. Contoh: Apabila kita melarutkan gula batu yang bermassa 100 gram dan melarutkan gula dalam bentuk serbuk bermassa sama dalam air yang kondisinya sama maka serbuk gula akan lebih dahulu larut, hal ini dikarenakan luas permukaan sentuh serbuk gula lebih besar jika dibandingkan dengan gula batu (padat). 3. Suhu Suhu juga berbanding lurus dengan laju reaksi karena bila suhu reaksi dinaikkan maka laju reaksi juga semakin besar. Umumnya setiap kenaikan suhu sebesar 10oC akan memperbesar laju reaksi dua sampai tiga kali, maka berlaku rumus:
Konsentrasi
V 2 = (2)
[AB] [A] dan atau [B] Waktu
Grafik Laju Reaksi
.V 1
V1 = laju mula-mula V2 = laju setelah kenaikan suhu T1 = suhu mula-mula T2 = suhu akhir
Catatan: Bila besar laju 3 kali semula maka (2) diganti (3).
B. PERSAMAAN LAJU REAKSI
Bila laju diganti waktu maka (2) diganti ( 12 ).
V = k. [A]x[B]y Adapun persamaan laju reaksi untuk reaksi aA + bB → cC + dD, adalah: V
= laju reaksi
[B] =
konsentrasi zat B
k
= konstanta laju reaksi
x
=
orde reaksi zat A
y
=
orde reaksi zat B
[A] = konsentrasi zat A
T2 −T1 10
C. FAKTOR-FAKTOR YANG BERPENGARUH PADA LAJU REAKSI 1. Konsentrasi Bila konsentrasi bertambah maka laju reaksi akan bertambah. Sehingga konsentrasi berbanding lurus dengan laju reaksi. Contoh: Persamaan reaksi: 2SO2 + O2 → 2SO3, semakin besar konsentrasi SO2 dan O2 maka tumbukan antarmolekul-molekulnya untuk membentuk SO3 juga semakin cepat.
4. Katalisator Katalisator adalah suatu zat yang akan mempercepat (katalisator positif) atau memperlambat (katalisator negatif = inhibitor) reaksi tetapi zat ini tidak berubah secara tetap. Artinya bila proses reaksi selesai zat ini akan kembali sesuai asalnya. Secara grafik dapat digambarkan sebagai berikut: Tanpa katalisator Dengan katalisator Hasil reaksi Jalannya reaksi
Catatan: Katalisator akan memperkecil energi aktivasi atau energi pengaktifan yaitu energi minimum yang diperlukan pereaksi untuk melangsungkan proses reaksi.
[email protected]
BAB 8
TERMOKIMIA
A. REAKSI ENDOTERM DAN EKSOTERM
3. Entalpi Pembakaran (Hc) Kalor (energi) yang dibutuhkan atau dilepas pada n Reaksi endoterm terjadi jika dalam suatu reaksi peristiwa pembakaran 1 mol senyawa atau 1 mol kimia, sistem menyerap kalor dari lingkungan. unsur, menjadi senyawa lain dan atau unsur lain. Grafik Reaksi Endoterm: Contoh: Pembakaran 1 mol senyawa C3H8 oleh 5 mol ∆ H = H hasil – H pereaksi, dengan H hasil > H pereaksi O2 menjadi 3 mol CO2 dan 4 mol H2O. C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O nilai ∆ H = + (positif) Energi Hasil reaksi
aktivasi
∆H pereaksi
n
Reaksi eksoterm terjadi jika dalam suatu reaksi kimia, sistem melepas kalor ke lingkungan. Grafik Reaksi Eksoterm ∆ H = H hasil – H pereaksi, dengan H pereaksi > H hasil nilai ∆ H = –(negatif)
Energi aktivasi pereaksi
∆H Hasil reaksi
B. ENTALPI DAN JENIS-JENIS ENTALPI Entalpi adalah jumlah energi secara total yang dimiliki oleh suatu sistem, energi ini akan selalu tetap jika tidak ada energi lain yang keluar masuk. Satuan entalpi adalah joule atau kalori, dengan 1 joule = 4,18 kalori. 1. Entalpi Pembentukan (Hf) Kalor (energi) yang dibutuhkan atau dilepas pada peristiwa pembentukan 1 mol senyawa dari unsurunsur pembentuknya. Contoh: Pembentukan 1 mol senyawa NH3 dari unsurunsurnya yaitu 0,5 mol N2 dan 1,5 mol H2. 1 N + 3 H NH3 2 2 2 2
2. Entalpi Penguraian (Hd) Kalor (energi) yang dibutuhkan atau dilepas pada peristiwa penguraian 1 mol senyawa menjadi unsurunsur pembentuknya. Contoh: Penguraian 1 mol senyawa H2O menjadi unsurunsurnya yaitu 1 mol H2 dan 0,5 mol O2. 1 2
1. Berdasarkan Hukum Hess Perubahan entalpi yang terjadi pada suatu reaksi hanya tergantung pada keadaan mula-mula dan keadaaan akhir reaksi, jadi tidak tergantung pada proses reaksinya. Jadi: C(s) + ½ O2(g) CO (g) ∆H = –A kJ/mol C(s) + O2(g) CO2(g) ∆H = –B kJ/mol CO (g)+ ½ O2(g) CO2(g) ∆H = –C kJ/mol Persamaannya menjadi: C(s) + ½ O2(g) CO (g) ∆H = –A kJ/mol CO2(g) C(s)+ O2(g) ∆H = +B kJ/mol CO (g) + ½ O2(g) CO2(g) ∆H = –C kJ/mol Menurut Hukum Hess, pada reaksi di atas berlaku: ∆ H reaksi = – A + B – C 2. Berdasarkan Data Entalpi Pembentukan (Hf) Dengan menggunakan rumus: ∆H = H hasil reaksi – H pereaksi 3. Berdasarkan Kalorimetri q = m . c . ∆T
koefisien 1 (tidak ditulis) menunjukkan 1 mol NH3
H2O H2 +
C. MENGHITUNG ENTALPI
q = kalor reaksi m = massa jenis pereaksi c = kalor jenis air ∆T = suhuakhir - suhuawal 4. Berdasarkan Energi Ikatan Energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan antar atom tiap mol suatu zat dalam fasa gas.
O2
[email protected]
Data energi ikatan beberapa molekul (dalam kJ.mol–1) H–C
415
N–N
163
F–F
155
H–N
390
N–O
201
F – Cl
253
H–F
563
N–F
272
F – Br
237
H – Cl
431
N – Cl
200
Cl – Cl
242
H – Br
366
N – Br
243
Cl – Br
218
H–I
298
O–O
146
Cl – I
208
H–O
462
O–F
190
Br – Br
223
H–S
339
O – Cl
203
Br – I
175
H – Si
323
O–I
234
O=O
495
C–C
347
O – Si
368
N=N
418
C–N
291
S–S
266
C=O
799
C–F
485
S–F
327
C=N
619
C – Cl
328
S – Br
218
C=C
606
C – Br
276
S – Cl
253
S=S
418
C–I
240
I–I
151
S=O
323
C–O
358
N≡N
944
C–S
259
C≡C
839
C – Si
301
C≡N
891
C≡O
1072
BAB 9
a. Energi Ikatan Rata-rata ∆H = Σ energi pemutusan ikatan – Σ energi ikatan pembentukan
Energi rata-rata yang dibutuhkan untuk memutuskan 1 mol senyawa gas menjadi atomatomnya untuk lebih dari tiga atom dalam molekulnya. b. Energi Atomisasi
∆H atomisasi = Σ energi ikatan
Energi yang dibutuhkan untuk memutus molekul kompleks dalam 1 mol senyawa menjadi atomatom gasnya.
KESETIMBANGAN KIMIA
A. KESETIMBANGAN KIMIA
B. TETAPAN KESETIMBANGAN
Kesetimbangan kimia adalah keadaan yang terjadi jika laju reaksi ke kanan (maju) sama dengan laju reaksi ke kiri (balik).
Tetapan kesetimbangan dapat dinyatakan dalam Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (Kc) dan Tetapan Kesetimbangan Tekanan (Kp) adalah perbandingan komposisi hasil reaksi dengan pereaksi pada keadaan setimbang dalam suhu tertentu.
Konsentrasi Titik Kesetimbangan
[A] dan atau [B]
Vmaju = Vbalik Waktu
Reaksi kesetimbangan kita gunakan lambang
1. Kesetimbangan homogen (hanya satu fasa) Contoh: 2 SO2(g) + O2 (g) 2 SO3 (g) 2+ Fe3+ (aq) + CNS– (aq) Fe(CNS) (aq) 2. Kesetimbangan heterogen (lebih dari satu fasa) Contoh: AgNO3 (aq) + NaCl (aq) AgCl (s) + NaNO3 (aq)
1. Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi zat, berlaku untuk zat-zat yang berfasa gas dan aqueous (larutan dengan pelarut air) zat yang berfasa solid (padat) dan liquid (cair) tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan. n Untuk persamaan: 2 SO2(g) + O2 (g) 2 SO3 (g), Kc = n
[ SO3 ]2 [ SO2 ]2 [O2 ]
Untuk persamaan: Fe3+ (aq) + SCN– (aq) Fe(SCN)2+ (aq),
Kc =
[Fe(SCN)2+ ] [Fe3+ ][ SCN − ]
[email protected]
n
Untuk persamaan: AgNO3 (aq) + NaCl (aq) AgCl (s) + NaNO3 (aq),
Kc = n
[NaNO3 ] [ AgNO3 ][NaCl ]
Pergeseran kesetimbangan terjadi karena hal-hal sebagai berikut.
Untuk persamaan; CH3COO– (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH– (aq),
Kc =
[CH3COOH ][OH − ] [CH3COO − ]
2. Tetapan Kesetimbangan Tekanan Tetapan kesetimbangan berdasar tekanan parsial, hanya berlaku untuk gas. Untuk persamaan:
(P ) (P ) (P ) 2
2 SO2(g) + O2 (g) 2 SO3 (g), Kp =
SO3 2
SO 2
O2
3. Hubungan Kc dengan Kp Kp = Kc (RT)∆n
Perubahan sistem akibat aksi dari luar = Pergeseran kesetimbangan
∆n = jumlah koefisien kanan – jumlah koefisien kiri 4. Tetapan Kesetimbangan dengan Reaksi yang Berkaitan Misalkan suatu persamaan: aA + bB Kc = K1, cAB ; maka 1 cAB + bB; Kc = aA K1 ½aA + ½bB ½cAB; Kc = K1½ 2aA + 2bB 2cAB; Kc = K12 2 1 2cAB 2aA + 2bB; Kc= K1
1. Perubahan Konsentrasi Apabila salah satu konsentrasi zat diperbesar maka kesetimbangan mengalami pergeseran yang berlawanan arah dengan zat tersebut, bila konsentrasi diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser ke arahnya. 2. Perubahan Tekanan Apabila tekanan dalam sistem kesetimbangan tersebut diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke arah zat-zat yang mempunyai koefisien kecil. Apabila tekanan dalam sistem kesetimbangan tersebut diperkecil maka kesetimbangan bergeser ke arah zat-zat yang mempunyai koefisien besar. 3. Perubahan Volume Apabila volume dalam sistem kesetimbangan tersebut diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke arah zat-zat yang mempunyai koefisien besar. Apabila volume dalam sistem kesetimbangan tersebut diperkecil maka kesetimbangan bergeser ke arah zat-zat yang mempunyai koefisien kecil. Catatan: Untuk perubahan tekanan dan volume, jika koefisien zat-zat di kiri (pereaksi) dan kanan (hasil reaksi) sama maka tidak terjadi pergeseran kesetimbangan 4. Perubahan Suhu Apabila suhu reaksi dinaikkan atau diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke zat-zat yang membutuhkan panas (ENDOTERM). Sebaliknya jika suhu reaksi diturunkan kesetimbangan akan bergeser ke zat-zat yang melepaskan panas (EKSOTERM).
C. DERAJAT DISOSIASI Derajat disosiasi adalah perbandingan jumlah mol zat yang terurai dengan jumlah mol zat mula-mula.
α=
jumlah mol zat terurai jumlah mol zat mula-mula
D. PERGESERAN KESETIMBANGAN Menurut Le Chatelier Apabila dalam suatu sistem setimbang diberi suatu aksi dari luar maka sistem tersebut akan berubah sedemikian rupa supaya aksi dari luar tersebut berpengaruh sangat kecil terhadap sistem.
[email protected]
BAB 10
REDUKSI-OKSIDASI
A. PERKEMBANGAN KONSEP REAKSI REDOKS 1. Berdasarkan Oksigen n Reaksi oksidasi adalah peristiwa pengikatan oksigen oleh suatu unsur atau senyawa, atau bisa dikatakan penambahan kadar oksigen. Oksidasi = mengikat oksigen Contoh: 2 Ba + O2 2 BaO n Reaksi reduksi adalah peristiwa pelepasan oksigen oleh suatu senyawa, atau bisa dikatakan pengurangan kadar oksigen. Reduksi = melepas oksigen Contoh: 2 CuO 2 Cu + O2 2. Berdasarkan Elektron n Reaksi oksidasi adalah peristiwa pelepasan elektron oleh suatu unsur atau senyawa. Oksidasi = melepas elektron Contoh: K K+ + e n Reaksi reduksi adalah peristiwa pengikatan elektron oleh suatu unsur atau senyawa. Reduksi = mengikat elektron Contoh: Br2 + 2e 2 Br– 3. Berdasarkan Bilangan Oksidasi n Reaksi oksidasi adalah meningkatnya bilangan oksidasi. Oksidasi = peningkatan bilangan oksidasi n Reaksi reduksi adalah menurunnya bilangan oksidasi. Reduksi = penurunan bilangan oksidasi
B. MENYETARAKAN REAKSI REDOKS 1. Metode Setengah Reaksi (Ion Elektron) Contoh untuk suasana asam Setarakan reaksi: NO3– + S2– NO + S Jawab: 1. Tuliskan masing-masing setengah reaksinya Reduksi
:
NO3–
NO
Oksidasi
:
S2–
S
Catatan: Nitrogen mengalami reduksi dari +5 menjadi +4. Sulfur mengalami oksidasi dari –2 menjadi 0.
2. Setarakan atom unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi
Catatan: Tidak ada perbedaan jumlah atom dari unsur yang mengalami perubahan biloks. 3. Setarakan oksigen dan kemudian hidrogen dengan ketentuan: Larutan asam Tambahkan 1 molekul H2O untuk setiap kekurangan 1 atom oksigen pada ruas yang kekurangan oksigen tersebut Setarakan H dengan menambah ion H+ pada ruas yang lain Reduksi
:
NO3– + 4 H+
NO + 2 H2O
Oksidasi S : S 4. Setarakan muatan dengan menambahkan elektron dengan jum-lah yang sesuai, bila reaksi oksidasi tambahkan elektron di ruas kanan, bila reaksi reduksi tambahkan elektron di ruas kiri. 2–
Reduksi
:
NO3– + 4 H+ + 3e
NO + 2 H2O
Oksidasi S + 2e : S 5. Setarakan jumlah elektron kemudian selesaikan persamaan Reduksi :NO3– + 4 H+ + 3e NO + 2 H2O (kali 2) Oksidasi :S2– S + 2 e (kali 3) 2 NO3– + 8 H+ + 3 S2– + 6e 2 NO + 4 H2O + 3 S + 6e 2–
Hasil akhir: 2 NO3– + 8 H+ + 3 S2– 2 NO + 4 H2O +3S 2. Metode Bilangan Oksidasi (Reaksi Ion) Contoh untuk suasana basa Setarakan reaksi: MnO4– + C2O42– MnO2 + CO2 Jawab: 1. Menentukan unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. MnO4– + C2O42– MnO2 + CO2 +7 +3 +4 +4 Mn mengalami penurunan biloks dari +7 menjadi +4 (reduksi). C mengalami peningkatan biloks dari +3 menjadi +4 (oksidasi). 2. Menyetarakan unsur tersebut dengan koefisien yang sesuai. Mn sudah setara C diberi koefisien 2, sehingga: MnO4– + C2O42– MnO2 + 2 CO2
[email protected]
3. Menentukan peningkatan bilangan oksidasi 5. Menyetarakan muatan dengan menambahkan reduktor dan penurunan bilangan oksidasi OH– (suasana basa). oksidator. Muatan di ruas kiri = –8; muatan di ruas kanan = 0. Tambahkan 8 OH– di ruas yang muatannya besar Jumlah perubahan biloks = jumlah atom × perubahannya yaitu kanan sehingga persamaan menjadi: MnO4– + C2O42– MnO2 + 2 CO2 2 MnO4– + 3 C2O42– 2 MnO2 + 6 CO2 + 8 OH– +7
+3
+4
3
+4
+6 menjadi +8
2
4. Menentukan koefisien yang sesuai untuk menyamakan jumlah perubahan bilangan oksidasi. MnO4– + C2O42– MnO2 + 2 CO2 +7 +3 +4 +4 3
2
kalikan 2
6. Menyetarakan atom H dengan menambahkan H2O. Tambahkan H2O di ruas yang kekurangan H+, sehingga persamaan menjadi setara: 2 MnO4– + 3 C2O42– + 4 H2O 2 MnO2 + 6 CO2 + 8 OH–
kalikan 3
Persamaan menjadi: 2 MnO4– + 3 C2O42– 2 MnO2 + 6 CO2
BAB 11
SEL ELEKTROKIMIA DAN ELEKTROLISIS
A. SEL ELEKTROKIMIA
Adapun urutan potensial elektroda standar reduksi beberapa logam (kecil ke besar) adalah:
1. Sel Galvani (Sel Volta) Mengubah: energi kimia energi listrik. Reaksi redoks: Reduksi terjadi di katoda (elektroda positif). Oksidasi terjadi di anoda (elektroda negatif). Notasi penulisan sel volta: M
MA+
LB+
Li-K-Ba-Ca-Na-Mg-Al-Mn-Zn-Cr-Fe-Cd-Ni-Co-Sn-Pb-(H)-Cu-Hg-Ag-Pt-Au deret Volta
Keterangan: - Li sampai Pb mudah mengalami oksidasi, umumnya bersifat reduktor. - Cu sampai Au mudah mengalami reduksi, umumnya bersifat oksidator. - Logam yang berada di sebelah kiri logam lain, dalam reaksinya akan lebih mudah mengalami oksidasi.
L
Katoda
Anoda
Tips menghafal deret volta: Lihat Kalau Bapak Capek Naik Motorgede Ali Minta iZin Cari Fera, Cindi, Nia Coklat Simpanan Prabowo Habis Cukup Hidangkan Agar-agar, Pasta, Anggur
M = logam yang mengalami oksidasi MA+ = logam hasil oksidasi dengan kenaikan biloks = A L = logam hasil reduksi LB+ = logam yang mengalami reduksi dengan penurunan biloks = B n Potensial Elektroda (E)
Potensial listrik yang muncul dari suatu elektroda dan terjadi apabila elektroda ini dalam keadaan setimbang dengan larutan ion-ionnya atau menunjukkan beda potensial antara elektroda logam dengan elektroda hidrogen yang mempunyai potensial elektroda = 0 volt. Bila diukur pada 25oC, 1 atm: Potensial elektroda = Potensial elektroda standar (Eo)
n
Potensial Sel = Eosel dirumuskan sebagai: Eosel = Eoreduksi – Eooksidasi
n
Reaksi dikatakan spontan bila nilai Eosel = POSITIF Contoh sel Volta (Galvani) dalam kehidupan sehari-hari: – Sel primer (sel yang tidak dapat diisi kembali): baterai kering, baterai alkalin. – Sel sekunder (sel yang dapat diisi kembali): aki, baterai Ni-Cd.
[email protected]
2. Sel Elektrolisis Mengubah: energi listrik energi kimia. Reaksi redoks: Reduksi terjadi di katoda (elektroda negatif). Oksidasi terjadi di anoda (elektroda positif). a. Elektrolisis Larutan Bila larutan dialiri arus listrik maka berlaku ketentuan berikut ini. n Reaksi di katoda (elektroda –) Bila kation logam-logam golongan I A, golongan II A, Al, dan Mn, maka yang tereduksi adalah air (H2O): 2 H2O (l) + 2e H2(g) + 2 OH– (aq) Bila kation H+ maka akan tereduksi: 2 H+ (aq) + 2e H2(g) Bila kation logam lain selain tersebut di atas, maka logam tersebut akan tereduksi: Lm+ (aq) + me L(s) n
Reaksi di anoda (elektroda +) – Anoda Inert (tidak reaktif seperti Pt, Au, C) Bila anion sisa asam atau garam oksi seperti SO42–, NO3–, dll, maka yang teroksidasi adalah air (H2O): 2 H2O (l) O2(g) + 4 H+ (aq) + 4e Bila anion OH– maka akan teroksidasi: 4 OH– (aq) O2 (g) + 2 H2O (l) +4e
BAB 12
Bila Anion golongan VII A (Halida) maka akan teroksidasi: 2 F– ( aq ) F2 ( g ) + 2e 2 Cl– ( aq ) Cl2 ( g ) + 2e 2 Br– ( aq ) Br2 ( g ) + 2e 2 I– ( aq ) I2 ( g ) + 2e – Anoda Tak Inert Anoda tersebut akan teroksidasi: L(s) Lm+ (aq) + me b. Elektrolisis Leburan (Lelehan) Apabila suatu lelehan dialiri listrik maka di katoda terjadi reduksi kation dan di anoda terjadi oksidasi anion.
B. HUKUM FARADAY Hukum Faraday 1 Massa zat yang dibebaskan pada reaksi elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik dikalikan dengan waktu elektrolisis. massa =
i . t . me 96500
i = kuat arus t = waktu me = massa ekuivalen
Hukum Faraday 2 Massa zat yang dibebaskan pada reaksi elektrolisis sebanding dengan massa ekivalen zat tersebut. m1 me1 = m2 me2
KIMIA LINGKUNGAN
Kimia Lingkungan adalah bagian dari ilmu kimia yang mempelajari atau mengkaji reaksi-reaksi kimia di alam serta hubungannya dengan makhluk hidup.
A. PENCEMARAN 1. Pencemaran Udara Dapat terjadi jika udara di lingkungan sekitar kita mengandung zat-zat kimia yang mempunyai nilai di atas ambang batas yang diperkenankan. Pencemaran udara dapat disebabkan oleh: a. Oksida Karbon 1) Karbon Monoksida (CO) Menyebabkan sesak nafas, nyeri di dada; menyebabkan oksigen berkurang karena hemoglobin lebih mudah mengikat CO
daripada O2; menyebabkan keracunan sampai kematian. 2) Karbon Dioksida (CO2) Menyebabkan pemanasan global yang berakibat mencairkan es di kutub sehingga menyebabkan kenaikan permukaan laut. b. Oksida Belerang Oksida belerang adalah SO2 dan SO3. Menyebabkan hujan asam yang merusak tumbuhan dan menimbulkan korosi; menyebabkan sakit bila terhisap melalui pernafasan dan dapat merusak jaringan tubuh. c. Oksida Nitrogen 1) Nitrogen Monoksida (NO) Sebagai katalisator dalam penguraian ozon.
[email protected]
2) Nitrogen Dioksida (NO2) Merusak paru-paru dan menyebabkan gangguan pernafasan yang bersifat kronis; sebagai katalisator dalam penguraian ozon; campurannya dengan NO menyebabkan asap kabut. 3) Dinitrogen Monoksida (N2O) Menyebabkan kenaikan suhu bumi. d. Timbal Bersifat racun dan menyebabkan kerusakan otak dan kelumpuhan. 2. Pencemaran Air Penyebab terjadinya pencemaran air: a. Raksa Raksa adalah unsur logam yang pada suhu ruang berwujud cair dan sifatnya sangat reaktif. Logam ini dapat menjadi zat pencemar apabila berada dalam air, hal ini disebabkan karena wujudnya cair sehingga dapat bercampur dengan air dan susah untuk dipisahkan walaupun mempunyai massa jenis berbeda dengan air. b. Air Sadah Air sadah adalah air yang mengandung ion kalsium (Ca2+) dan atau ion magnesium (Mg2+). 1) Air sadah sementara Air sadah sementara adalah air yang mengandung garam hidrokarbonat seperti: Ca(HCO3)2 dan atau Mg(HCO3)2. Air sadah sementara dapat dihilangkan kesadahannya dengan cara memanaskan air tersebut sehingga garam karbonatnya mengendap, mereaksikan larutan yang mengandung Ca(HCO3)2 atau Mg(HCO3)2 dengan kapur (Ca(OH)2). 2) Air sadah tetap Air sadah sementara adalah air yang mengandung garam sulfat (CaSO4 atau MgSO4) dan atau mengandung garam klorida (CaCl2 atau MgCl2). Air sadah tetap dapat dihilangkan kesadahannya dengan cara: Mereaksikan dengan soda Na2CO3 dan kapur Ca(OH)2, supaya terbentuk endapan garam karbonat dan atau hidroksida. Proses Zeolit Dengan natrium zeolit (suatu silikat) maka kedudukan natrium akan digantikan ion kalsium dan ion magnesium menjadi magnesium atau kalsium zeolit.
Kerugian yang ditimbulkan oleh air sadah: – Dalam rumah tangga kerugiannya berupa pemborosan sabun karena sabun tidak akan berbusa jika ion Ca2+ dan ion Mg2+ tidak diendapkan terlebih dulu. – Timbul kerak pada alat memasak atau ketel sehingga terjadi pendidihan dengan waktu yang lebih lama mengakibatkan pemborosan bahan bakar. – Menyebabkan penyumbatan pada pipa air dan juga pipa pada radiator. – Jika dikonsumsi maka akan menyebabkan penumpukan logam-logam tersebut dalam tubuh kita sehingga kesehatan kita terancam. 3. Pencemaran Tanah Penyebab terjadinya pencemaran tanah a. Limbah Plastik Umumnya plastik tidak dapat dibiodegradasi (diurai oleh mikroorganisme dalam tanah) sehingga akan menjadi pencemar dalam tanah. b. Limbah Pertanian Limbah ini ada apabila zat-zat kimia dalam pupuk buatan terlalu banyak terdapat dalam tanah, sehingga tanah tidak menjadi subur tetapi justru rusak. c. Limbah Logam Seperti halnya palstik logam pun tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme sehingga dalam jumlah yang berlebihan akan menyebabkan terjadinya pencemaran tanah.
B. ZAT ADITIF 1. Pewarna Nama
Warna
Jenis
Pewarna untuk
Klorofil
Hijau
alami
selai, agar-agar
Karamel
Coklat-Hitam
alami
produk kalengan
Anato
Jingga
alami
minyak,keju
Beta-Karoten
Kuning
alami
keju
Eritrosin
Merah
buatan
saus, produk kalengan
2. Pemanis Nama
Jenis
Pemanis untuk
Gula tebu (sukrosa)
alami
minuman dan makanan sehari-hari
Gula buah (fruktosa)
alami
minuman dan makanan sehari-hari
Pemanis susu (laktosa)
alami
Susu alami
[email protected]
4. Antioksidan
Sakarin
buatan
Permen
Siklamat
buatan
Minuman ringan
Sorbitol
buatan
Selai, agar-agar
Silitol
buatan
Permen karet
Maltitol
buatan
Permen karet
3. Pengawet Nama
Jenis
Pengawet untuk
Garam
alami
daging, ikan
Gula
alami
buah-buahan
Cuka
alami
acar
Asam propanoat
buatan
roti, keju
Asam benzoat
buatan
saos, kecap minuman ringan (botolan)
Nama
Kegunaan
Asam askorbat
daging kalengan, ikan kalengan, buah kalengan
BHA (butilhidroksianol)
lemak dan minyak
BHT (butilhidroktoluen)
margarin dan mentega
5. Penguat/Penyedap Mononatrium glutamat (Monosodium glutamate = MSG). Contoh: vetsin. 6. Pembuat Rasa dan Aroma IUPAC
Trivial
Aroma dan rasa
Etil etanoat
Etil asetat
apel
Etil butanoat
Etil butirat
nanas
Natrium nitrat
buatan
daging olahan, keju olahan
Oktil etanoat
Oktil asetat
jeruk
Natrium nitrit
buatan
daging kalengan , ikan kalengan
Butil metanoat
Butil format
raspberri
Etil metanoat
Etil format
rum
Amil butanoat
Amil butirat
pisang
BAB 13
KIMIA UNSUR
Berikut adalah pengelompokan unsur-unsur berdasarkan golongannya.
n
A. GOLONGAN IA DAN IIA Golongan IA (Alkali)
Golongan IIA (Alkali tanah)
Li
3
4
Na
Be Mg
11
12
K 19
20
Ca
Rb
38
Sr
Cs
56
Fr
88
37
Ba
55
Ra
87
Sifat-sifat logam alkali dan alkali tanah: n Logam alkali dan memiliki elektron valensi 1, yaitu nS1. Logam alkali tanah memiliki elektron valensi 2, yaitu nS2. n Merupakan logam yang reaktif. n Ditemukan di alam dalam bentuk senyawa. n Bersifat reduktor kuat. n Energi ionisasi rendah. Sehingga mudah melepaskan elektron. –
–
Logam alkali: X X+ + e Logam alkali tanah: X X2+ + 2e
n
n
Mudah bereaksi dengan air kecuali Be. Sedangkan Mg bereaksi dengan air panas. Reaksi dengan air menghasilkan gas hidrogen dan membentuk basa. 2Na(s) + 2 H2O(l) 2 NaOH(aq) + H2(g) Logam alkali sifat kelogamannya lebih kuat dibanding sifat logam alkali tanah. Dalam satu golongan, baik alkali maupun alkali tanah makin ke bawah makin kuat sifat logamnya. Warna tes nyala unsur alkali dan alkali tanah: Unsur
Warna
Natrium
Kuning
Kalium
Ungu
Kalsium
Merah
Stronsium
Merah tua
Barium
Hijau pucat
B. UNSUR GOLONGAN VIIA (HALOGEN) F
9
Cl
17
Br
35
I
53
At
85
[email protected]
n n
n n n n n n
Unsur halogen memiliki elektron valensi 7, yaitu ns2 np5. Merupakan unsur non logam yang sangat reaktif karena mudah menangkap elektron: X2 + 2e– 2X– Ditemukan di alam dalam bentuk senyawa. Pada suhu kamar F2 dan Cl2 berwujud gas, Br2 berwujud cair, dan I2 berwujud padat. At merupakan unsur radiokatif yang memiliki umur pendek sehingga jarang ditemukan. Merupakan oksidator kuat, makin ke bawah oksidator makin lemah. Kekelektronegatifan makin ke bawah makin lemah. Jari-jari atom makin ke bawah makin besar.
n n n n n
Bersifat logam, maka sering disebut logam transisi. Bersifat logam, maka mempunyai bilangan oksidasi positif dan pada umumnya lebih dari satu. Banyak di antaranya dapat membentuk senyawa kompleks. Pada umumnya senyawanya berwarna. Beberapa di antaranya dapat digunakan sebagai katalisator.
E. UNSUR–UNSUR DI ALAM Logam Besi
He
Fe2O3
Magnetit
Fe3O4
Siderit
FeCO3
Pirit
FeS2
Limonit
Fe2O3.H2O
Pentlandit
(FeNi)S
garnerit
H2(NiMg)SiO4.2H2O
Alumunium
Bauksit
Al2O3×2H2O
Timah
Kasiterit
SnO2
Tembaga
Kalkopirit
CuFeS2
Natrium
Sendawa chili
NaNO3
Dalam air laut
NaCl
Magnesit
MgCO3
Garam Inggris
MgSO4.7H2O
Karnalit
KCl.MgCl2.6H2O
Dolomit
MgCO3.CaCO3
Dalam air laut
MgCl2
Nikel
Ne
10
Ar
18
Kr 36 Xe 54 n
n
n
n
Rn 86 Unsur-unsur gas mulia mengandung 8 elektron pada kulit terluarnya kecuali He mengandung 2 elektron. Energi ionisasinya sangat tinggi, akibatnya unsurunsur gas mulia sukar bereaksi dengan unsurunsur lainnya. Pada tabel dapat dilihat bahwa titik leleh dan titik didihnya sangat rendah, namun baik titik leleh maupun titik didih makin ke bawah makin tinggi, sesuai dengan makin besarnya massa atom gas mulia. Molekul gas mulia monoatomik.
D. UNSUR PERIODE III (TRANSISI) Unsur
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Konfigurasi Elekt.val
3d1 4s2
3d2 4s2
3d3 4s2
3d5 4s1
3d5 4s2
Unsur
Fe
Co
Ni
Cu
Konfigurasi Elekt.val
3d6 4s2
3d7 4s2
3d8 4s2
3d10 4s2
Rumus
Hematit
C. UNSUR GAS MULIA VIIIA (GAS MULIA) 2
Mineral
Magnesium
n
Proses Pengolahan Logam
Nama Proses
Logam
Down
Magnesium
Tanur tinggi
Besi
Hall-Heroult
Aluminium
n
Proses Industri
Nama Proses
Pembuatan
Haber-Bosch
Amonia (NH3)
Kontak (Katalis V2O5)
Asam sulfat (H2SO4)
Bilik timbal (Katalis uap NO dan NO2)
Asam sulfat (H2SO4)
[email protected]
BAB 14
KIMIA ORGANIK
A. KLASIFIKASI SENYAWA ORGANIK Berdasarkan susunan atom-atom dalam molekulnya, senyawa organik dibagi menjadi 2 golongan, yaitu sebagai berikut.
1. SENYAWA ALIFATIK Senyawa afiatik adalah senyawa organik yang mempunyai rantai atom karbon (C) terbuka. Contoh: Alkana, Alkena, Alkuna, turunan Alkana a. Senyawa Alifatik Jenuh Senyawa alifatik jenuh adalah senyawa organik rantai terbuka yang tidak mempunyai ikatan rangkap atau tidak dapat mengikat atom H lagi. 1) ALKANA Alkana adalah senyawa organik yang bersifat jenuh atau hanya mempunyai ikatan tunggal dengan rumus umum:
CnH2n + 2
n = jumlah atom karbon (C) 2n + 2 = jumlah atom hidrogen (H)
Sifat-sifat Alkana: – Senyawa nonpolar tidak larut dalam air. – Mempunyai massa jenis kurang dari satu. – Pada suhu dan tekanan normal empat suku pertama alkana berwujud gas, suku-5 sampai 17 cair, dan suku 18 ke atas padat. – Alkana mengalami oksidasi. – Alkana dengan unsur halogen maka atom H akan tersubstitusi dengan halogen tersebut serta terbentuk hidrogen halogenida. – Makin banyak atom C, titik didihnya semakin tinggi. – Bila jumlah C sama, maka yang bercabang sedikit, mempunyai titik didih tinggi. Beberapa senyawa alkana: Atom C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Rumus Molekul CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22
Nama Metana Etana Propana Butana Pentana Heksana Heptana Oktana Nonana Dekana
Kedudukan atom karbon dalam senyawa karbon CH3 CH3
C
CH2
CH2
CH
CH3
CH3
CH3
C primer = atom C yang mengikat satu atom C lainà(CH3) C sekunder = atom C yang mengikat dua atom C lainà(CH2) C tersier = atom C yang mengikat tiga atom C lainà (CH) C kuartener = atom C yang mengikat empat atom Cà(C)
Tata Nama Alkana 1. Untuk rantai C terpanjang dan tidak bercabang nama alkana sesuai jumlah C tersebut dan diberi awalan n (normal). CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 = n-heksana 2. Untuk rantai C terpanjang dan bercabang beri nama alkana sesuai jumlah C tersebut, tentukan atom C yang tidak terletak pada rantai terpanjang sebagai alkil. CH3
CH2 CH2
CH
CH2
CH3 rantai utama: jumlah c = 6 (heksana) cabang: jumlah C = 1 (Metil)
CH3
3. Beri nomor rantai terpanjang dan usahakan atom C yang mengikat alkil di nomor terkecil. 1
CH3
2
3
CH2 CH
4
CH2
5
CH2
6
CH3
CH3 3- metil heksana
4. Apabila dari kiri dan dari kanan atom C-nya mengikat alkil di nomor yang sama utamakan atom C yang mengikat lebih dari satu alkil terlebih dahulu. 5. Alkil tidak sejenis ditulis namanya sesuai urutan abjad, sedang yang sejenis dikumpulkan dan beri awalan sesuai jumlah alkil tersebut; di- untuk 2, tri- untuk 3 dan tetra- untuk 4. metil CH3 1
CH3
2
CH
3
CH2
4
CH2
CH2
CH3 metil etil
CH2
5
CH2
6
C
CH3 metil
4-etil-2,2,6-trimetil heksana
[email protected]
7
CH3 heptana
2) GUGUS ALKIL Gugus alkil adalah gugus yang terbentuk karena salah satu atom hidrogen dalam alkana digantikan oleh unsur atau senyawa lain, rumus umumnya:
Tata Nama Alkena 1. Rantai terpanjang mengandung ikatan rangkap dan ikatan rangkap di nomor terkecil dan diberi nomor.
CnH2n + 1 Rumus Molekul CH3 – C2H5 – C3H7 – C4H9 – C5H11 –
Nama metil etil propil butil amil
b. Senyawa Alifatik Tidak Jenuh Senyawa alifatik tidak jenuh adalah senyawa organik rantai terbuka yang mempunyai ikatan rangkap sehingga pada reaksi adisi ikatan itu dapat berubah menjadi ikatan tunggal dan mengikat atom H. Contoh: Alkena, Alkuna, Alkadiena. 1) ALKENA Alkena adalah senyawa organik yang bersifat tak jenuh mempunyai ikatan rangkap dua, dan mempunyai rumus umum:
CnH2n
Sifat-sifat Alkena: – Alkena mempunyai sifat yang hampir sama dengan alkana. – Alkena dapat mengalami polimerisasi. – Karena mempunyai ikatan rangkap, alkena dapat mengalami adisi bukan substitusi seperti alkana. – Dibandingkan dengan alkana, alkena lebih mudah larut dalam air. – Mudah terbakar.
Beberapa senyawa alkena: Atom C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Rumus Molekul C2H4 C3H6 C4H8 C5H10 C6H12 C7H14 C8H16 C9H18 C10H20
Nama Etena Propena Butena Pentena Heksena Heptena Oktena Nonena Dekena
CH
CH3
CH2
CH CH2 atau CH CH
CH3
2-pentena
CH3
2. Untuk menentukan cabang-cabang aturannya seperti pada alkana.
Beberapa senyawa alkil: Atom C 1 2 3 4 5
CH3
5
CH3
4
3
2
CH2 CH
1
CH
CH3
CH3 2-metil-2-pentena
2) ALKUNA Alkuna adalah senyawa organik yang bersifat tak jenuh mempunyai ikatan rangkap tiga, dan mempunyai rumus umum:
CnH2n – 2 Sifat-sifat Alkuna: – Dibanding alkana, alkuna lebih kurang reaktif. – Sama seperti alkena, alkuna mengalami reaksi adisi. Beberapa senyawa alkuna: Atom C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Rumus Molekul C2H2 C3H4 C4H6 C5H8 C6H10 C7H12 C8H14 C9H16 C10H18
Nama Etuna Propuna Butuna Pentuna Heksuna Heptuna Oktuna Nonuna Dekuna
Tata Nama Alkuna 1. Rantai terpanjang mengandung ikatan rangkap dan ikatan rangkap di nomor terkecil dan diberi nomor, sama seperti pada alkena.
CH
C
CH2
CH2
CH2
CH3
1-heksuna
2. Untuk menentukan cabang-cabang aturannya seperti pada alkana dan alkena, jelasnya perhatikan contoh-contoh berikut. 1
CH
2
C
3
CH2
4
CH
5
CH2
6
CH3 CH3 4-metil-1-heksuna
[email protected]
3) ALKADIENA Alkadiena adalah senyawa organik yang bersifat tak jenuh mempunyai 2 buah ikatan rangkap dua. Contoh penamaan alkadiena: CH2
C
CH2
CH3
1, 2-pentadiena
CH
4) ALKADIUNA Alkadiuna adalah senyawa organik yang bersifat tak jenuh mempunyai 3 buah ikatan rangkap dua. Contoh penamaan alkadiena: CH2
C
CH2
C
CH
1, 4-pentadiuna
GUGUS FUNGSI Gusus fungsi adalah gugus pengganti yang menentukan sifat senyawa karbon.
Pembuatan Alkanol 1. Alkil Halida + Basa à Alkanol + Senyawa Halida Contoh: CH3CH2Cl + KOH à CH3CH2OH + KCl 2. Alkena + H2O à Alkanol Contoh: CH3CH2 ═ CH2 + H2O à CH3CH(OH) CH3 3. Reduksi Aldehida Contoh: C2H5CHO + H2 à C2H5CH2OH 4. Reduksi Keton Contoh: C2H5COC2H5 + H2 à C2H5CH(OH)C2H5 Tata Nama Alkanol 1. Rantai utama adalah rantai terpanjang yang mengandung gugus OH. 2. Gugus OH harus di nomor terkecil. Contoh: CH3
Rumus
Gugus Fungsi
Alkohol
R — OH
— OH
Alkil Alkanoat
Eter
R — OR’
—O—
IUPAC
Trivial
Alkanol
Alkanal
Aldehid
R — CHO
— CHO
Alkanon
Keton
R — COR’
— CO —
Asam Alkanoat
Asam Karboksilat
R — COOH
— COOH
Alkil Alkanoat
Ester
R — COOR’
— COO —
Alkil Amina
Amina
R — NH2
— NH2
1. ALKANOL Sifat-sifat Alkanol: 1. Metanol, Etanol, dan Propanol dapat tercampur dengan air. 2. Semakin tinggi massa molekul relatifnya maka titik leleh dan titik didihnya semakin tinggi. 3. Bersifat sebagai basa Lewis. 4. Bereaksi dengan Natrium membentuk Natrium alkanolat (Natrium alkoksida) à untuk membedakan alkanol dengan alkoksi alkana. 5. Bereaksi dengan asam alkanoat membentuk alkil alkanoat. 6. Dapat dioksidasi dengan ketentuan sebagai berikut: - Alkanol Primer dioksidasi menjadi Alkanal selanjutnya dioksidasi lagi menjadi Asam Alkanoat. - Alkanol Sekunder dioksidasi menjadi Alkanon. - Alkanol Tersier tidak dapat dioksidasi.
CH2
CH2
CH2 OH
1-pentanol
Homolog
CH2
Macam-macam Alkanol/Alkohol 1. Alkohol Primer Gugus hidroksi diikat oleh atom C yang mengikat satu atom C lain, atau gugus hidroksi diikat oleh atom C primer. Contoh: 1-butanol CH3
CH2
CH2
CH2 OH
C mengikat 1 OH dan 1 C lain
2. Alkohol Sekunder Gugus hidroksi diikat oleh atom C yang mengikat dua atom C lain, atau gugus hidroksi diikat oleh atom C sekunder. Contoh: 2-butanol CH3
CH2
CH
CH3
OH
C mengikat 1 OH dan 2 C lain
3. Alkohol Tersier Gugus hidroksi diikat oleh atom C yang mengikat tiga atom C lain, atau gugus hidroksi diikat oleh atom C tersier. Contoh: 2-metil-2-propanol CH3
CH3
C OH
CH3 C mengikat 1 OH dan 3 C lain
2. ALKOKSI ALKANA Sifat-sifat Alkoksi Alkana: 1. Beraroma sedap dan sukar larut dalam air. 2. Mudah menguap dan mudah terbakar uapnya.
[email protected]
3. Titik didih lebih rendah dibanding alkohol dalam jumlah C sama. 4. Tidak bereaksi dengan Natrium untuk membedakan-nya dengan alkohol. 5. Dapat terurai menjadi hidrogen halida. 6. Bereaksi dengan hidrogen halida membentuk alkohol. Contoh: CH3OCH3 + HBr à CH3OH + CH3Br. Pembuatan Alkoksi Alkana: 1. Sintesis Williamson Natrium alkanolat + Alkilhalida à Alkoksi Alkana + Natriumhalida Contoh: CH3CH2ONa + CH3I → CH3CH2OCH3 + NaI 2. Alkanol + Asam Sulfat pekat (dalam Suhu 130oC) Contoh: C2H5OH + H2SO4 → C2H5SO3OH + H2O (tahap 1) C2H5SO3OH + C2H5OH → C2H5OC2H5 + H2SO4 (tahap 2) Tata Nama Alkoksi Alkana: 1. Jika gugus alkil berbeda maka yang C-nya kecil sebagai alkoksi. 2. Gugus alkoksi di nomor terkecil. Contoh: CH3
CH CH3
CH2
CH3
CH
O
CH2
gugus metoksi di nomor 3 bukan di nomor 4
Contoh: CH3 CH3
CH
CH2
C
H
O 3-metil butanal
4. ALKANON Sifat-sifat Alkanon: 1. Berbau segar dan larut dalam air untuk sukusuku rendah. 2. Untuk suku-suku tengah tidak larut dalam air walaupun merupakan zat cair. 3. Suku-suku tinggi berbentuk padatan. 4. Dapat diadisi. 5. Hanya dapat berpolimerisasi kondensasi. 6. Bereaksi dengan halogen juga dengan PX5 (X = halogen). 7. Tidak dapat dioksidasi. Pembuatan Alkanon Dengan Oksidasi Alkanol Sekunder Contoh: −H O
oksidasi
2 CH3CH2OHCH3 → CH3C(OH)2CH3 → CH3COCH3
CH3 5-metil-3-metoksi heksana
3. ALKANAL Sifat-sifat Alkanal 1. Pada suhu ruang metanal berbau tidak sedap. 2. Semakin banyak atom C-nya semakin berbau wangi. 3. Reduktor untuk pereaksi Tollens dan Fehling (membedakannya dengan Alkanon). 4. Karena mempunyai ikatan rangkap maka alkanal dapat diadisi. 5. Dapat mengalami polimerisasi adisi dan kondensasi. 6. Bereaksi dengan halogen juga dengan PX5 (X = halogen). 7. Bila dioksidasi akan membentuk asam alkanoat. Pembuatan Alkanal: 1. Oksidasi alkanol Primer Contoh: oksidasi
2. Alkilester asam formiat dengan pereaksi Grignard Contoh: CHOOCH3 + C2H5MgI → CHOC2H5 + CH3OMgI Tata Nama Akanal: Gugus CHO selalu dihitung sebagai nomor 1.
−H O
2 CH3CH2OH → CH3CH(OH)2 → CH3CHO
Tata Nama Alkanon: 1. Rantai terpanjang dengan gugus karbonil CO adalah rantai utama. 2. Gugus CO harus di nomor terkecil. Contoh: O
CH3
CH2
CH2
C
CH3
2-pentanon
5. ASAM ALKANOAT Sifat-sifat Asam Alkanoat: 1. Suku rendah zat cair encer, suku tengah zat cair kental, dan suku tinggi padat. 2. Makin banyak atom C makin tinggi titik lelehnya. 3. Semua merupakan asam lemah. 4. Bereaksi dengan alkanol membentuk alkil alkanoat (esterifikasi). 5. Reaksi substitusi OH dalam gugus COOH dengan halogen. 6. Asam formiat dapat melepuhkan kulit.
[email protected]
7. Bereaksi dengan garam. Pembuatan Asam Alkanoat 1. Hidrolisis alkil alkanoat
basa
membentuk
Contoh: C2H5COOC2H5 + H2O à C2H5COOH + C2H5OH
2. Oksidasi alkanol primer Contoh: −H O
oksidasi
2 CH3CH2OH → CH3CH(OH)2 → CH3CHO
Tata Nama Asam Alkanoat: Gugus COOH selalu sebagai nomor satu, seperti halnya gugus alkanal. Contoh: CH3 CH3
C
CH2
C
OH
C3H7 O asam 3,3-dimetilheksanoat
6. ALKIL ALKANOAT Sifat-sifat alkil alkanoat: 1. Alkil alkanoat suku rendah terdapat dalam buah-buahan dan umumnya berwujud cair. 2. Alkil alkanoat suku tinggi terdapat dalam minyak (cair) dan lemak (padat). 3. Dapat dihidrolisis menjadi alkanol dan asam alkanoat. 4. Tidak bereaksi dengan natrium. 6. Dengan basa dapat terbentuk sabun dalam reaksi yang disebut SAFONIFIKASI (penyabunan). Pembuatan Alkil Alkanoat: Esterifikasi yaitu reaksi Asam Alkanoat dengan Alkanol. Contoh: C3H7COOH + C2H5OH à C3H7COOC2H5 + H2O Tata Nama Alkil Alkanoat: R
C
O
O
R
alkanoat alkil Gugus alkilnya selalu berikatan dengan O Contoh: CH3
CH2
CH2
C
OC2H5
O etil butanoat
7. AMINA Sifat-sifat Amina: 1. Dua suku pertama berwujud gas pada suhu ruang, suku-suku tengah berwujud cair pada suhu ruang, dan suku-suku tinggi berbentuk padatan. 2. Larut dalam air terutama yang berwujud gas dan cair. 3. Berbau menyengat seperti amoniak maka amina dapat dikatakan sebagai turunan amoniak bukan turunan alkana. Pembuatan Amina: 1. Alkil sianida dengan gas Hidrogen
Contoh: CH3CN + 2 H2 → CH3CH2NH2
2. Metode Hoffman Alkil klorida + amoniak dalam air atau alkohol Contoh: C2H5Cl + NH3 à C2H5NH2 + HCl àC2H5NH2.HCl Tata Nama Amina: 1. Amina Primer CH3
CH2
CH
CH2
CH3
NH2 3-amino-pentana/sekunder amil amina 2. Amina Sekunder CH3
CH2
NH
CH2
CH3
dietil amina 3. Amina Tersier CH3
CH2
N
CH3
CH3 etil-dimetil-amina
ISOMER Isomer adalah senyawa-senyawa dengan rumus molekul sama tetapi strukturnya berbeda. 1. ISOMER KERANGKA Rumus molekul dan gugus fungsi sama, tetapi rantai induk berbeda strukturnya. Contoh: CH3
CH2
CH2
CH2
CH2
CH3
n-heksana
Berisomer fungsi dengan: CH3 CH3
CH
isoheksana CH2
CH2
CH3
2. ISOMER POSISI Rumus molekul dan gugus fungsi sama, tetapi
[email protected]
posisi gugus fungsinya berbeda. Contoh: CH3
CH2
CH2
CH2
CH2
Contoh: H
OH
1-pentanol
CH3
Berisomer posisi dengan:
CH2
CH2
CH
CH2
CH2
CH3
–
O
OH
propanol metoksi etana
CH2 CH CH3 3
Alkanal (Aldehid) dengan Alkanon (Keton) Contoh: CH3
CH2
CH2
CH2
CH3
C*= C asimetris mengikat CH3, H, OH, dan C3H7.
Berisomer fungsional dengan: CH3
CH2
1-pentanol
2-pentanol
3. ISOMER FUNGSIONAL (ISOMER GUGUS FUNGSI) Rumus molekul sama tetapi gugus fungsionalnya berbeda. Senyawa-senyawa yang berisomer fungsional: – Alkanol (Alkohol) dengan Alkoksi Alkana (Eter) Contoh: CH3
CH2
OH
OH CH3
C*
COH
pentanal
2. SENYAWA SIKLIK Senyawa siklik adalah senyawa organik yang mempunyai rantai atom karbon (C) tertutup (melingkar). Contoh: Benzena, Naftalena, Antrasena, turunan Benzena. 1. BENZENA Benzena adalah suatu senyawa organik aromatis, yang mempunyai 6 atom karbon dan 3 ikatan rangkap yang berselang-seling (berkonjugasi) dan siklik (seperti lingkaran). Strukturnya Simbol H C HC CH HC
metil butanoat
CH C H Sifat-sifat Benzena: 1. Bersifat nonpolar. 2. Larut dalam pelarut organik seperti eter. 3. Sifat adisi tidak menonjol. 4. Atom H dalam Benzena dapat digantikan oleh klor atau Brom dengan katalisator tertentu. 5. Jika direaksikan dengan campuran HNO3 dan H2SO4 maka 1 atom H akan disubstitusi oleh NO2.
4. ISOMER GEOMETRIS Rumus molekul dan rumus struktur sama, tetapi berbeda susunan ruang atomnya dalam molekul yang dibentuknya. Contoh:
Reaksi Benzena: a. Adisi Cirinya adanya perubahan ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal. Adisi dilakukan oleh H2 atau Cl2 pada suhu dan tekanan tinggi. Contoh:
Berisomer fungsional dengan: OH CH3
–
CH2
C
3-pentanon CH2
CH3
Asam Alkanoat (Asam Karboksilat) dengan Alkil Alkanoat (Ester) Contoh:
CH3
CH2
CH2
CH2
COOH
asam pentanoat
Berisomer fungsional dengan: OH CH3
CH2
CH3
CH3
C H
C
cis 2-butena
H
CH2
C
OCH3
Berisomer geometris dengan:
H
CH3
C
H
C
H C
HC CH3 HC trans 2-butena
5. ISOMER OPTIS Isomer yang terjadi terutama pada atom C asimetris (atom C terikat pada 4 gugus berbeda).
H2 C
CH CH C H
+
3H2
CH2
H2C H2C
C H2
CH2
Siklo Heksana
b. Substitusi Cirinya tidak ada perubahan ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal atau sebaliknya. Sustitusi benzena dibedakan menjadi:
[email protected]
–
Monosubstitusi Penggantian satu atom hidrogen pada benzena dengan atom atau senyawa gugus yang lain. Rumus umum monosubstitusi: C6H5A H C
A = pengganti atom hidrogen
A
HC
C
HC
CH
Sumber: Hasil ekstraksi ter batubara. Kegunaan: - Dalam industri pewarna. - Kamfer atau kapur barus adalah merupakan naftalena yang berguna sebagai pewangi pakaian dan mengusir hewan perusak pakaian. - Digunakan sebagai resin. 3. ANTRASENA
C H
–
Disubstitusi Penggantian dua atom hidrogen pada benzena dengan atom atau senyawa gugus yang lain. Ada tiga macam disubstitusi: A
A
A A
A orto
–
A para
meta
Trisubstitusi Penggantian tiga atom hidrogen pada benzena dengan atom atau senyawa gugus yang lain. Ada tiga macam Trisubstitusi: A
A
A
A A A
A
vasinal
asimetris
A
A simetris
2. NAFTALENA Naftalena adalah suatu senyawa organik aromatis, yang mempunyai 10 atom karbon dan 5 ikatan rangkap yang berselang-seling (berkonjugasi) dan siklik (seperti lingkaran). Strukturnya: H C
HC HC
CH
C C H
CH C H
Sifat-sifat Naftalena: 1. Padatan kristal berwarna putih. 2. Bau tajam menyengat (bau kapur barus). 3. Mudah terbakar. 4. Tidak larut dalam air. 5. Larut dalam pelarut organik.
H C
H C
HC
C
HC
C C H
CH
C
CH
C C H
C H
Sifat-sifat Antrasena: 1. Padatan kristal. 2. Tidak mempunyai warna. Sumber: Hasil penyulingan ter batubara. Kegunaan: Dalam industri pewarna.
B. BIOKIMIA Biokimia adalah cabang ilmu kimia untuk mempelajari peristiwa kimia (reaksi kimia) yang terjadi dalam tubuh makhluk (organisme) hidup. Senyawa kimia yang termasuk biokimia adalah senyawa-senyawa yang mengandung atau tersusun oleh unsur-unsur seperti: Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (O), Nitrogen (N), Belerang (S), Fosfor (P), dan beberapa unsur lain dalam jumlah yang kecil. Nutrisi yang diperlukan dalam tubuh: Nutrisi Karbohidrat
Fungsi Sumber energi.
Sumber Nasi, kentang, gandum, umbi-umbian.
Lemak
Sumber energi, cadangan makanan.
Mentega, margarine, minyak
Protein
Pertumbuhan dan perbaikan jaringan, pengontrol reaksi kimia dalam tubuh.
Daging, ikan, telur, kacangkacangan, tahu, tempe, susu.
Garam mineral
Beraneka peran khusus.
Daging, sayuran.
Vitamin
Pembentukan organ, meningkatkan daya tahan tubuh, memaksimalkan fungsi panca indera. Pelarut, penghantar, reaksi hidrolisis.
Buah-buahan, sayuran.
H C
C
H C
Air
Air minum
1. KARBOHIDRAT Rumus umum: Cn(H2O)m Dalam karbohidrat juga terdapat gugus fungsional
[email protected]
antara lain: gugus hidroksil dan sebuah gugus aldehida atau keton.
Fehling, Tollens, dan Benedict dan disebut sebagai gula pereduksi. b) Sukrosa Hidrolisis 1 mol sukrosa akan membentuk 1 mol glukosa dan 1 mol fruktosa.
Jenis-jenis Karbohidrat a. Berdasarkan hidrolisis dibagi menjadi: 1) Monosakarida: karbohidrat yang tidak dapat terhidrolisis lagi menjadi satuan yang lebih kecil. Glukosa Fruktosa Galaktosa
Komposisi C6H12O6 C6H12O6 C6H12O6
Terdapat dalam Buah-buahan Buah-buahan, madu Tidak ditemukan secara alami
Jenis monosakarida berdasarkan jumlah atom C: Jml C 2
Nama Diosa
Rumus C2(H2O)2
3
Triosa
C3(H2O)3
4
Tetrosa
C4(H2O)4
5
Pentosa
C5(H2O)5
6
Heksosa
C6(H2O)6
Contoh Monohidroksiasetaldehida Dihiroksiketon Gliseraldehida Trihidroksibutanal Trihidroksibutanon Ribulosa, Deoksiribosa, Ribosa, Milosa Glukosa, Manosa, Galaktosa, Fruktosa,
Jenis monosakarida berdasarkan gugus fungsinya: w Aldosa: monosakarida yang mempunyai gugus fungsi aldehid (alkanal). w Ketosa: monosakarida yang mempunyai gugus fungsi keton (alkanon). 2) Disakarida: karbohidrat yang bila dihidrolisis akan menjadi 2 monosakarida. Komposisi Glukosa + Glukosa Glukosa + Fruktosa Glukosa + Galaktosa
Maltosa Sukrosa Laktosa
C12H22O11 Sukrosa
Terdapat dalam Kecambah biji-bijian Gula tebu, gula bit Susu
Disakarida dibentuk oleh 2 mol monosakarida heksosa: Rumusnya: C6H12O6 + C6H12O6 à C12H22O11 + H2O Contoh: Glukosa + Fruktosa → Sukrosa + air Reaksi pada Disakarida: Disakarida Maltosa Sukrosa Laktosa
dalam air larut larut koloid
Reduksi: Fehling, Tollens, Benedict
Optik-aktif
positif negatif positif
dekstro dekstro dekstro
a) Maltosa Hidrolisis 1 mol maltosa akan membentuk 2 mol glukosa. C12H22O11 Maltosa
+
H2O
à
C6H12O6 Glukosa
+
+
H2O
C6H12O6 Glukosa
à
+
C6H12O6 Fruktosa
Reaksi hidrolisis berlangsung dalam suasana asam, dengan bantuan ini sering disebut sebagai proses inversi dan hasilnya adalah gula invert. c) Laktosa Hidrolisis 1 mol laktosa akan membentuk 1 mol glukosa dan 1 mol galaktosa. C12H22O11 Laktosa
+
H2O
à
C6H12O6 Glukosa
+
C6H12O6 Galaktosa
Seperti halnya maltosa, laktosa mempunyai gugus aldehid bebas sehingga dapat bereaksi dengan reagen Fehling, Tollens, dan Benedict dan disebut gula pereduksi. 3) Polisakarida: karbohidrat yang bila dihidrolisis akan menjadi beberapa monosakarida. Glikogen Pati Kanji Selulosa
Komposisi Polimer Glukosa Polimer Glukosa Polimer Glukosa
Terdapat dalam Simpanan energi hewan Simpanan energi tumbuhan Serat tumbuhan
Polisakarida terbentuk dari polimerisasi senyawasenyawa monosakarida, dengan rumus umum: (C6H10O5)n Reaksi pada Polisakarida: Polisakarida
dalam air
Reduksi: Fehling, Tollens, Benedict
Amilum Glikogen Selulosa
Koloid Koloid Koloid
negatif positif negatif
Tes Iodium biru violet putih
b. Berdasarkan daya reduksi terhadap pereaksi Fehling, Tollens, atau Benedict dibagi menjadi 1) Gula terbuka Karbohidrat yang mereduksi reagen Fehling, Tollens, atau Benedict. 2) Gula tertutup Karbohidrat yang tidak mereduksi reagen Fehling, Tollens, atau Benedict. 2. ASAM AMINO
C6H12O6 Asam amino adalah monomer dari protein, yaitu asam Glukosa
Maltosa mempunyai gugus aldehid bebas sehingga dapat bereaksi dengan reagen
karboksilat yang mempunyai gugus amina (NH2) pada atom C ke-2, rumus umumnya:
[email protected]
R
CH
–
COOH
NH2 Contoh: Asam 2 amino propionat (alanin):
CH3
CH
Fungsi
NH2
Jenis asam amino: a. Asam amino essensial Tidak dapat disintesis tubuh. Contoh: isoleusin, lisin, valin, treonin, triptofan, histidin. b. Asam amino nonessensial Dapat disintesis tubuh. Contoh: glisin, alanin, serin, sistein, tirosin, sistin, arginin, asam glutamat, norleusin. 3. PROTEIN Senyawa organik yang terdiri dari unsur-unsur C, H, O, N, S, P dan mempunyai massa molekul relatif besar (makromolekul). Sifat-Sifat protein: – Amfoter, mempunyai gugus —COOH (asam) dan —NH2 (basa). – Dapat terhidrolisis. – Dapat digumpalkan, jika gumpalan tersebut tidak kembali larut dinamakan denaturasi protein. Penggolongan protein: – Berdasar ikatan peptida: a. Protein Dipeptida à jumlah monomernya = 2 dan ikatan peptida = 1 b. Protein Tripeptida à jumlah monomernya = 3 dan ikatan peptida = 2 c. Protein Polipeptida à jumlah monomernya > 3 dan ikatan peptida > 2 Berdasar hasil hidrolisis: a. Protein Sederhana à hasil hidrolisisnya hanya membentuk asam α amino. b. Protein Majemuk à hasil hidrolisisnya membentuk asam α amino dan senyawa lain selain asam α amino.
Contoh Kulit, tulang, gigi, rambut,bulu, kuku, otot, kepompong Semua jenis enzim dalam tubuh
Struktur
Proteksi, penyangga, pergerakan
Enzim
Katalisator biologis
Hormon
Pengaturan fungsi tubuh
insulin
Transport
Pergerakan senyawa antar dan atau intra sel
hemoglobin
Pertahanan
Mempertahankan diri
antibodi
Racun
Penyerangan
Bisa ular dan bisa laba-laba
Kontraktil
Sistem kontraksi otot
aktin, miosin
COOH
Sifat-sifat asam amino: – Bersifat amfoter, yaitu: Sebagai pembawa sifat asam gugus —COOH, sebagai pembawa sifat basa gugus —NH2. – Bersifat optis aktif kecuali glisin. – Dalam air membentuk zwitter ion (ion bermutan positif-negatif), seperti glisin dalam air membentuk CH2NH3+COO–.
–
Berdasar fungsi: Protein
Reaksi identifikasi protein No
Pereaksi
Reaksi
1
Biuret
Protein + NaOH + CuSO4
2 3
Xantoprotein Millon
Protein + HNO3 Protein + Millon
Warna merah atau ungu kuning merah
Catatan: Millon = larutan merkuro dalam asam nitrat 4. LIPIDA Sifat-sifat lipida: – Tidak larut dalam air dan bersifat nonpolar. – Berfungsi sebagai transportasi vitamin A, D, K. – Berfungsi sebagai cadangan makanan. Tiga golongan lipida yang terpenting: a. Lemak berasal dari asam lemak + gliserol Lemak Jenuh (padat): - Terbentuk dari asam lemak jenuh dan gliserol. - Berbentuk padat pada suhu kamar. - Banyak terdapat pada hewan. Contoh: gliseril-tristearat; gliseril-tripalmitat Lemak tak jenuh (minyak): - Terbentuk dari asam lemak tak jenuh dan gliserol. - Berbentuk cair pada suhu kamar. - Banyak terdapat pada tumbuhan. Contoh: gliseril-trioleat; gliseril-trilinoleat b. Fosfolipid berasal dari asam lemak + asam fosfat + gliserol c. Steroid merupakan Siklo hidrokarbon
[email protected]
5. ASAM NUKLEAT w DNA = Deoxyribo Nucleic Acid (Asam Deoksiribo Nukleat) Basa yang terdapat dalam DNA: Adenin, Guanin, Sitosin, Thimin. w RNA = Ribo Nucleic Acid ( Asam Ribo Nukleat ) Basa yang terdapat dalam RNA: Adenin, Guanin, Sitosin, Urasil.
c. Beberapa Jenis Polimer Penting Lain
C. POLIMER Polimer adalah bahan kimia yang berupa plastik, serat, karet, dan lainnya yang berguna dalam kehidupan kita sehari-hari maupun dalam kegiatan industri. 1. Pembentukan Polimer/Polimerisasi a. Secara Adisi Pembentukan polimer secara adisi dapat terjadi dari monomer-monomer berikatan rangkap. b. Secara Kondensasi Pembentuan polimer secara kondensasi ditandai dengan pelepasan molekul H2O atau molekul sederhana lain.
Polimer
metil metakrilat
polimetilmetakrilat
adisi
akrilonitril
poliakrilonitril
adisi
fenol dan metanal
bakelit
kondensasi
alat listrik, kursi
etilen glikol dan asam terftalat
dakron
kondensasi
pita rekaman
urea dan alkanal
urea formaldehid
kondensasi
lem kayu
melamin dan alkanal
melamin
kondensasi
perangkat makan dan minum
2. Macam-macam Polimer a. Polimer Alami Monomer C6H12O6 C6H12O6 asam amino nukleotida isoprena
Polimer amilum selulosa protein DNA karet alami
Polimerisasi kondensasi kondensasi kondensasi kondensasi adisi
Terdapat dalam ulat sutera, wol biri-biri gandum, kentang serat kayu gen, kromosom karet gelang, ban
b. Polimer Buatan/Sintetik Monomer
Polimer
Polimerisasi
1,6-diaminheksana dan asam adipat
nilon
kondensasi
1,2-etanadiol dan benzena 1,2 dikarboksilat
poliester
kondensasi
stirena
polistiren
adisi
vinil klorida
PVC
adisi
etilen / etena
polietilen
adisi
tetrafluoroetilen
teflon
adisi
Terdapat dalam benang, kaus, bahan pakaian benang, kaus, bahan pakaian,dll berbagai jenis mainan pipa, isolasi ember, gayung, botol minum panci atau penggorengan anti lengket
[email protected]
Polimerisasi
Terdapat dalam kaca pesawat, lampu mobil/motor karpet
Monomer