1) Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit
o Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik.
o Larutan elektrolit dapat berupa asam, basa maupun garam.
Contoh : HCl, H2SO4, NaOH, NaCl
o Dibedakan menjadi 2 yaitu :
a) Larutan elektrolit kuat = ditandai dengan lampu yang menyala terang.
b) Larutan elektrolit lemah = ditandai dengan lampu yang menyala redup atau lampu yang tidak menyala namun dalam larutan timbul gelembung gas (contoh : larutan amonia, asam cuka).
o Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik.
Contoh : larutan gula, larutan urea, larutan alkohol.
o Air sebenarnya tidak dapat menghantarkan arus listrik, tetapi daya hantar larutan tersebut disebabkan oleh zat terlarutnya.
2) Teori Ion Svante Arrhenius
“ Larutan elektrolit dapat menghantarkan arus listrik karena mengandung ion-ion yang dapat bergerak bebas ”
Contoh :
NaCl (aq) Na+(aq) + Cl-(aq)
CH3COOH(aq) CH3COO-(aq) + H+(aq)
Zat non elektrolit dalam larutan, tidak terurai menjadi ion-ion tetapi tetap berupa molekul.
Contoh :
C2H5OH (l) C2H5OH (aq)
CO(NH2)2 (s) CO(NH2)2 (aq)
3) Proses terjadinya hantaran listrik
Contoh :
• Hantaran listrik melalui larutan HCl. Dalam larutan, molekul HCl terurai menjadi ion H+ dan Cl- :
HCl (aq) H+(aq) + Cl-(aq)
• Ion-ion H+ akan bergerak menuju Katode (elektrode negatif / kutub negatif), mengambil elektron dan berubah menjadi gas hidrogen.
2H+(aq) + 2e H2(g)
• Ion-ion Cl- bergerak menuju Anode (elektrode positif / kutub positif), melepas elektron dan berubah menjadi gas klorin.
2Cl-(aq) Cl2(g) + 2e
• Jadi : arus listrik menguraikan HCl menjadi H2 dan Cl2 (disebut reaksi elektrolisis).
2H+(aq) + 2Cl-(aq) H2(g) + Cl2(g)
Permasalahan : (diskusikan dengan kelompok kalian)
o Bagaimana jika seandainya yang dipakai adalah larutan CuCl2?
o Di elektroda mana yang akan terbentuk lapisan tembaga (Cu)?
o Di elektroda mana yang akan terbentuk gas klorin (Cl2)?
o Jelaskan proses terjadinya hantaran listrik! (lengkapi dengan reaksi ionisasinya)
4) Elektrolit yang berasal dari Senyawa Ion dan Senyawa Kovalen Polar
a) Senyawa Ion
• Dalam bentuk padatan, senyawa ion tidak dapat menghantarkan arus listrik karena ion-ionnya tidak dapat bergerak bebas.
• Dalam bentuk lelehan maupun larutan, ion-ionnya dapat bergerak bebas sehingga lelehan dan larutan senyawa ion dapat menghantarkan arus listrik.
b) Senyawa Kovalen Polar
o Contoh : asam klorida cair, asam asetat murni dan amonia cair.
o Senyawa-senyawa ini dalam bentuk murninya merupakan penghantar listrik yang tidak baik.
o Jika dilarutkan dalam air (pelarut polar) maka akan dapat menghantarkan arus listrik dengan baik.
Penjelasannya :
o Senyawa-senyawa tersebut memiliki kemampuan melarut dalam air karena disamping air sendiri merupakan molekul dipol, pada prinsipnya senyawa-senyawa tersebut jika bereaksi dengan air akan membentuk ion-ion.
HCl(l) + H2O(l) H3O+(aq) + Cl-(aq)
( ion hidronium )
CH3COOH(l) + H2O(l) H3O+(aq) + CH3COO-(aq)
( ion asetat )
NH3(l) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)
( ion amonium )
o Oleh karena itu, larutan senyawa kovalen polar merupakan larutan elektrolit.
Keterangan tambahan :
Ion yang terdapat dalam air dapat terbentuk dengan 3 cara :
1). Zat terlarut merupakan senyawa ion, misal : NaCl
Reaksi ionisasinya : lengkapi sendiri
2). Zat terlarut merupakan senyawa kovalen polar, yang larutannya dalam air dapat terurai menjadi ion-ionnya, misal : H2SO4
Reaksi ionisasinya : lengkapi sendiri
3). Zat terlarut merupakan senyawa kovalen yang dapat bereaksi dengan air, sehingga membentuk ion, misal : NH3
Reaksi ionisasinya : NH3(l) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)
( ion amonium )
o Daya hantar listrik air murni biasa digolongkan sebagai non konduktor. Akan tetapi, sebenarnya air merupakan suatu konduktor yang sangat buruk. Zat elektrolit akan meningkatkan konduktivitas air, sedangkan zat non elektrolit tidak.
o Arus listrik adalah aliran muatan. Arus listrik melalui logam adalah aliran elektron, dan arus listrik melalui larutan adalah aliran ion-ion.
o Zat elektrolit dapat berupa senyawa ion atau senyawa kovalen polar yang dapat terhidrolisis (bereaksi dengan air).
o Senyawa ion padat tidak menghantar listrik, tetapi lelehan dan larutannya dapat menghantar listrik.
5) Elektrolit Kuat dan Elektrolit Lemah
Pada konsentrasi yang sama, elektrolit kuat mempunyai daya hantar lebih baik daripada elektrolit lemah. Hal ini terjadi karena molekul zat elektrolit kuat akan lebih banyak yang terion jika dibandingkan dengan molekul zat elektrolit lemah.
Banyak sedikitnya elektrolit yang mengion dinyatakan dengan derajat ionisasi atau derajat disosiasi (), yaitu perbandingan antara jumlah zat yang mengion dengan jumlah zat yang dilarutkan.
Dirumuskan :
; 0 1
Zat elektrolit yang mempunyai besar (mendekati 1) disebut elektrolit kuat sedangkan yang mempunyai kecil (mendekati 0) disebut elektrolit lemah.
Contoh elektrolit kuat = larutan NaCl, larutan H2SO4, larutan HCl, larutan NaOH
Contoh elektrolit lemah = larutan CH3COOH dan larutan NH3.
Reaksi Reduksi - Oksidasi ( Redoks )
Perkembangan Konsep Redoks
a). Reaksi redoks sebagai reaksi pengikatan dan pelepasan oksigen
1). Oksidasi adalah : reaksi pengikatan oksigen.
Contoh :
o Perkaratan besi (Fe).
4Fe(s) + 3O2(g) 2Fe2O3(s)
o Pembakaran gas metana
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)
o Oksidasi tembaga oleh udara
2Cu(s) + 3O2(g) 2CuO(s)
o Oksidasi glukosa dalam tubuh
C6H12O6(aq) + 6O2(g) 6CO2(g) + 6H2O(l)
o Oksidasi belerang oleh KClO3
3S(s) + 2KClO3(s) 2KCl(s) + 3SO2(g)
o Sumber oksigen pada reaksi oksidasi disebut oksidator. Dari contoh di atas, 4 reaksi menggunakan oksidator berupa udara dan reaksi terakhir menggunakan oksidator berupa KClO3
2). Reduksi adalah : reaksi pelepasan atau pengurangan oksigen.
Contoh :
• Reduksi bijih besi dengan CO
Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g)
• Reduksi CuO oleh H2
CuO(s) + H2(g) Cu(s) + H2O(g)
• Reduksi gas NO2 oleh logam Na
2NO2(g) + Na(s) N2(g) + Na2O(s)
• Zat yang menarik oksigen pada reaksi reduksi disebut reduktor. Dari contoh di atas, yang bertindak sebagai reduktor adalah gas CO, H2 dan logam Na.
• Permasalahan : Reaksi apakah yang terjadi pada reduktor?
b). Reaksi redoks sebagai reaksi pelepasan dan pengikatan / penerimaan elektron
1). Oksidasi adalah : reaksi pelepasan elektron.
o Zat yang melepas elektron disebut reduktor (mengalami oksidasi).
o Pelepasan dan penangkapan elektron terjadi secara simultan artinya jika ada suatu spesi yang melepas elektron berarti ada spesi lain yang menerima elektron. Hal ini berarti : bahwa setiap oksidasi disertai reduksi.
o Reaksi yang melibatkan oksidasi reduksi, disebut reaksi redoks, sedangkan reaksi reduksi saja atau oksidasi saja disebut setengah reaksi.
Contoh : (setengah reaksi oksidasi)
K K+ + e
Mg Mg2+ + 2e
2). Reduksi adalah : reaksi pengikatan atau penerimaan elektron.
• Zat yang mengikat/menerima elektron disebut oksidator (mengalami reduksi).
Contoh : (setengah reaksi reduksi)
Cl2 + 2e 2Cl-
O2 + 4e 2O2-
Contoh : reaksi redoks (gabungan oksidasi dan reduksi)
Oksidasi : Ca Ca2+ + 2e
Reduksi : S + 2e S2- +
Redoks : Ca + S Ca2+ + S2-
Keterangan :
Contoh lain :
o Tentukan mana yang reduktor dan oksidator!
o Tentukan mana yang hasil oksidasi dan hasil reduksi!
c). Reaksi redoks sebagai reaksi peningkatan dan penurunan bilangan oksidasi
1). Oksidasi adalah : reaksi dengan peningkatan bilangan oksidasi (b.o).
Zat yang mengalami kenaikan bilangan oksidasi disebut reduktor.
Contoh :
2). Reduksi adalah : reaksi dengan penurunan bilangan oksidasi (b.o).
Zat yang mengalami penurunan bilangan oksidasi disebut oksidator.
Contoh :
Konsep Bilangan Oksidasi
o Bilangan oksidasi suatu unsur dalam suatu senyawa adalah muatan yang diemban oleh atom unsur itu jika semua elektron ikatan didistribusikan kepada unsur yang lebih elektronegatif.
Contoh :
Pada NaCl : atom Na melepaskan 1 elektron kepada atom Cl, sehingga b.o Na = +1 dan Cl = -1.
Pada H2O :
Karena atom O lebih elektronegatif daripada atom H maka elektron ikatan didistribusikan kepada atom O.
Jadi b.o O = -2 sedangkan H masing-masing = +1.
Aturan Menentukan Bilangan Oksidasi
1). Semua unsur bebas mempunyai bilangan oksidasi = 0 (nol).
Contoh : bilangan oksidasi H, N dan Fe dalam H2, N2 dan Fe = 0.
2). Fluorin, unsur yang paling elektronegatif dan membutuhkan tambahan 1 elektron, mempunyai bilangan oksidasi -1 pada semua senyawanya.
3). Bilangan oksidasi unsur logam selalu bertanda positif (+).
Contoh :
Unsur golongan IA, IIA dan IIIA dalam senyawanya memiliki bilangan oksidasi berturut-turut +1, +2 dan +3.
4). Bilangan oksidasi suatu unsur dalam suatu ion tunggal = muatannya.
Contoh : bilangan oksidasi Fe dalam ion Fe3+ = +3
Perhatian :
Muatan ion ditulis sebagai B+ atau B-, sedangkan bilangan oksidasi ditulis sebagai +B atau –B.
5). Bilangan oksidasi H umumnya = +1, kecuali dalam senyawanya dengan logam (hidrida) maka bilangan oksidasi H = -1.
Contoh :
Bilangan oksidasi H dalam HCl, H2O, NH3 = +1
Bilangan oksidasi H dalam NaH, BaH2 = -1
6). Bilangan oksidasi O umumnya = -2.
Contoh :
Bilangan oksidasi O dalam senyawa H2O, MgO, BaO = -2.
Perkecualian :
a). Dalam F2O, bilangan oksidasi O = +2
b). Dalam peroksida, misalnya H2O2, Na2O2 dan BaO2, biloks O = -1.
c). Dalam superoksida, misalnya KO2 dan NaO2, biloks O = -
7). Jumlah biloks unsur-unsur dalam suatu senyawa netral = 0.
8). Jumlah biloks unsur-unsur dalam suatu ion poliatom = muatannya.
Contoh : dalam ion = (2 x b.o S) + (3 x b.o O) = -2
Penggolongan Reaksi Berdasarkan Perubahan Bilangan Oksidasi
a) Reaksi Bukan Redoks
Pada reaksi ini, b.o setiap unsur dalam reaksi tidak berubah (tetap).
Contoh :
b) Reaksi Redoks
Pada reaksi ini, terjadi peningkatan dan penurunan b.o pada unsur yang terlibat reaksi.
Contoh :
Keterangan :
Oksidator = H2SO4
Reduktor = Fe
Hasil reduksi = H2
Hasil oksidasi = FeSO4
c) Reaksi Otoredoks ( Reaksi Disproporsionasi )
Pada reaksi ini, yang bertindak sebagai oksidator maupun reduktor’nya merupakan zat yang sama.
Contoh :
Keterangan :
Oksidator = I2
Reduktor = I2
Hasil reduksi = NaI
Hasil oksidasi = NaIO3
d) Reaksi Konproporsionasi
Pada reaksi ini, yang bertindak sebagai hasil oksidasi maupun hasil reduksi’nya merupakan zat yang sama.
Tata Nama IUPAC ( Penamaan Senyawa Kimia Berdasarkan Biloks’nya )
Yaitu : dengan cara menuliskan biloks’nya dalam tanda kurung dengan menggunakan angka Romawi.
Contoh : lengkapi sendiri !
.bmp)
Sabtu, 03 April 2010
BAB 4 IKATAN KIMIA
• Definisi Ikatan Kimia
Adalah ikatan yang terjadi antar atom atau antar molekul dengan cara sebagai berikut :
a) atom yang 1 melepaskan elektron, sedangkan atom yang lain menerima elektron (serah terima elektron)
b) penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari masing-masing atom yang berikatan
c) penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom yang berikatan
Tujuan pembentukan ikatan kimia adalah agar terjadi pencapaian kestabilan suatu unsur.
Elektron yang berperan pada pembentukan ikatan kimia adalah elektron valensi dari suatu atom/unsur yang terlibat.
Salah 1 petunjuk dalam pembentukan ikatan kimia adalah adanya 1 golongan unsur yang stabil yaitu golongan VIIIA atau golongan 18 (gas mulia).
Maka dari itu, dalam pembentukan ikatan kimia; atom-atom akan membentuk konfigurasi elektron seperti pada unsur gas mulia.
Unsur gas mulia mempunyai elektron valensi sebanyak 8 (oktet) atau 2 (duplet, yaitu atom Helium).
Periode Unsur Nomor Atom K L M N O P
1 He 2 2
2 Ne 10 2 8
3 Ar 18 2 8 8
4 Kr 36 2 8 18 8
5 Xe 54 2 8 18 18 8
6 Rn 86 2 8 18 32 18 8
Kecenderungan unsur-unsur untuk menjadikan konfigurasi elektronnya sama seperti gas mulia terdekat dikenal dengan istilah Aturan Oktet
o Lambang Lewis
Adalah lambang atom yang dilengkapi dengan elektron valensinya.
• Lambang Lewis gas mulia menunjukkan 8 elektron valensi (4 pasang).
• Lambang Lewis unsur dari golongan lain menunjukkan adanya elektron tunggal (belum berpasangan).
Berdasarkan perubahan konfigurasi elektron yang terjadi pada pembentukan ikatan, maka ikatan kimia dibedakan menjadi 4 yaitu : ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan kovalen koordinat / koordinasi / dativ dan ikatan logam.
1). Ikatan Ion ( elektrovalen )
o Terjadi jika atom unsur yang memiliki energi ionisasi kecil/rendah melepaskan elektron valensinya (membentuk kation) dan atom unsur lain yang mempunyai afinitas elektron besar/tinggi menangkap/menerima elektron tersebut (membentuk anion).
o Kedua ion tersebut kemudian saling berikatan dengan gaya elektrostatis (sesuai hukum Coulomb).
o Unsur yang cenderung melepaskan elektron adalah unsur logam sedangkan unsur yang cenderung menerima elektron adalah unsur non logam.
Contoh 1 :
Ikatan antara dengan
Konfigurasi elektronnya :
= 2, 8, 1
= 2, 8, 7
Atom Na melepaskan 1 elektron valensinya sehingga konfigurasi elektronnya sama dengan gas mulia.
Atom Cl menerima 1 elektron pada kulit terluarnya sehingga konfigurasi elektronnya sama dengan gas mulia.
(2,8,1) (2,8)
(2,8,7) (2,8,8)
Antara ion Na+ dengan terjadi gaya tarik-menarik elektrostatis sehingga terbentuk senyawa ion NaCl.
Contoh 2 :
Ikatan antara Na dengan O
Supaya mencapai oktet, maka Na harus melepaskan 1 elektron menjadi kation Na+
(2,8,1) (2,8)
Supaya mencapai oktet, maka O harus menerima 2 elektron menjadi anion
(2,6) (2,8)
Reaksi yang terjadi :
(x2)
(x1)
+
2 Na + O 2 Na+ + Na2O
Contoh lain : senyawa MgCl2, AlF3 dan MgO
Soal : Tentukan senyawa yang terbentuk dari :
1). Mg dengan F
2). Ca dengan Cl
3). K dengan O
Senyawa yang mempunyai ikatan ion antara lain :
a) Golongan alkali (IA) [kecuali atom H] dengan golongan halogen (VIIA)
Contoh : NaF, KI, CsF
b) Golongan alkali (IA) [kecuali atom H] dengan golongan oksigen (VIA)
Contoh : Na2S, Rb2S,Na2O
c) Golongan alkali tanah (IIA) dengan golongan oksigen (VIA)
Contoh : CaO, BaO, MgS
Sifat umum senyawa ionik :
1) Titik didih dan titik lelehnya tinggi
2) Keras, tetapi mudah patah
3) Penghantar panas yang baik
4) Lelehan maupun larutannya dapat menghantarkan listrik (elektrolit)
5) Larut dalam air
6) Tidak larut dalam pelarut/senyawa organik (misal : alkohol, eter, benzena)
2). Ikatan Kovalen
o Adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian pasangan elektron secara bersama oleh 2 atom yang berikatan.
o Ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah 1 atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron (terjadi pada atom-atom non logam).
o Ikatan kovalen terbentuk dari atom-atom unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi serta beda keelektronegatifannya lebih kecil dibandingkan ikatan ion.
o Atom non logam cenderung untuk menerima elektron sehingga jika tiap-tiap atom non logam berikatan maka ikatan yang terbentuk dapat dilakukan dengan cara mempersekutukan elektronnya dan akhirnya terbentuk pasangan elektron yang dipakai secara bersama.
o Pembentukan ikatan kovalen dengan cara pemakaian bersama pasangan elektron tersebut harus sesuai dengan konfigurasi elektron pada unsur gas mulia yaitu 8 elektron (kecuali He berjumlah 2 elektron).
Ada 3 jenis ikatan kovalen :
a). Ikatan Kovalen Tunggal
Contoh 1 :
Ikatan yang terjadi antara atom H dengan atom H membentuk molekul H2
Konfigurasi elektronnya :
= 1
Ke-2 atom H yang berikatan memerlukan 1 elektron tambahan agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil (sesuai dengan konfigurasi elektron He).
Untuk itu, ke-2 atom H saling meminjamkan 1 elektronnya sehingga terdapat sepasang elektron yang dipakai bersama.
Rumus struktur =
Rumus kimia = H2
Contoh 2 :
Ikatan yang terjadi antara atom H dengan atom F membentuk molekul HF
Konfigurasi elektronnya :
= 1
= 2, 7
Atom H memiliki 1 elektron valensi sedangkan atom F memiliki 7 elektron valensi.
Agar atom H dan F memiliki konfigurasi elektron yang stabil, maka atom H dan atom F masing-masing memerlukan 1 elektron tambahan (sesuai dengan konfigurasi elektron He dan Ne).
Jadi, atom H dan F masing-masing meminjamkan 1 elektronnya untuk dipakai bersama.
Rumus struktur =
Rumus kimia = HF
Soal :
Tuliskan pembentukan ikatan kovalen dari senyawa berikut :
( lengkapi dengan rumus struktur dan rumus kimianya )
1) Atom C dengan H membentuk molekul CH4
2) Atom H dengan O membentuk molekul H2O
3) Atom Br dengan Br membentuk molekul Br2
b). Ikatan Kovalen Rangkap Dua
Contoh :
Ikatan yang terjadi antara atom O dengan O membentuk molekul O2
Konfigurasi elektronnya :
= 2, 6
Atom O memiliki 6 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil tiap-tiap atom O memerlukan tambahan elektron sebanyak 2.
Ke-2 atom O saling meminjamkan 2 elektronnya, sehingga ke-2 atom O tersebut akan menggunakan 2 pasang elektron secara bersama.
Rumus struktur :
Rumus kimia : O2
Soal :
Tuliskan pembentukan ikatan kovalen dari senyawa berikut : (lengkapi dengan rumus struktur dan rumus kimianya)
1) Atom C dengan O membentuk molekul CO2
2) Atom C dengan H membentuk molekul C2H4 (etena)
c). Ikatan Kovalen Rangkap Tiga
Contoh 1:
o Ikatan yang terjadi antara atom N dengan N membentuk molekul N2
o Konfigurasi elektronnya :
= 2, 5
o Atom N memiliki 5 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil tiap-tiap atom N memerlukan tambahan elektron sebanyak 3.
o Ke-2 atom N saling meminjamkan 3 elektronnya, sehingga ke-2 atom N tersebut akan menggunakan 3 pasang elektron secara bersama.
Rumus struktur :
Rumus kimia : N2
Contoh 2:
Ikatan antara atom C dengan C dalam etuna (asetilena, C2H2).
Konfigurasi elektronnya :
= 2, 4
= 1
Atom C mempunyai 4 elektron valensi sedangkan atom H mempunyai 1 elektron.
Atom C memasangkan 4 elektron valensinya, masing-masing 1 pada atom H dan 3 pada atom C lainnya.
(Rumus Lewis) (Rumus bangun/struktur)
3). Ikatan Kovalen Koordinasi / Koordinat / Dativ / Semipolar
o Adalah ikatan yang terbentuk dengan cara penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom yang berikatan [Pasangan Elektron Bebas (PEB)], sedangkan atom yang lain hanya menerima pasangan elektron yang digunakan bersama.
o Pasangan elektron ikatan (PEI) yang menyatakan ikatan dativ digambarkan dengan tanda anak panah kecil yang arahnya dari atom donor menuju akseptor pasangan elektron.
Contoh 1:
o Terbentuknya senyawa
atau
Contoh 2:
o Terbentuknya molekul ozon (O3)
o Agar semua atom O dalam molekul O3 dapat memenuhi aturan oktet maka dalam salah 1 ikatan , oksigen pusat harus menyumbangkan kedua elektronnya.
Rumus struktur :
O
4). Ikatan Logam
Adalah ikatan yang terbentuk akibat adanya gaya tarik-menarik yang terjadi antara muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bebas bergerak.
Atom-atom logam dapat diibaratkan seperti bola pingpong yang terjejal rapat 1 sama lain.
Atom logam mempunyai sedikit elektron valensi, sehingga sangat mudah untuk dilepaskan dan membentuk ion positif.
Maka dari itu kulit terluar atom logam relatif longgar (terdapat banyak tempat kosong) sehingga elektron dapat berpindah dari 1 atom ke atom lain.
Mobilitas elektron dalam logam sedemikian bebas, sehingga elektron valensi logam mengalami delokalisasi yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi tersebut tidak tetap posisinya pada 1 atom, tetapi senantiasa berpindah-pindah dari 1 atom ke atom lain.
Gambar Ikatan Logam
Elektron-elektron valensi tersebut berbaur membentuk awan elektron yang menyelimuti ion-ion positif logam.
Struktur logam seperti gambar di atas, dapat menjelaskan sifat-sifat khas logam yaitu :
a). berupa zat padat pada suhu kamar, akibat adanya gaya tarik-menarik yang cukup kuat antara elektron valensi (dalam awan elektron) dengan ion positif logam.
b). dapat ditempa (tidak rapuh), dapat dibengkokkan dan dapat direntangkan menjadi kawat. Hal ini akibat kuatnya ikatan logam sehingga atom-atom logam hanya bergeser sedangkan ikatannya tidak terputus.
c). penghantar / konduktor listrik yang baik, akibat adanya elektron valensi yang dapat bergerak bebas dan berpindah-pindah. Hal ini terjadi karena sebenarnya aliran listrik merupakan aliran elektron.
Polarisasi Ikatan Kovalen
Suatu ikatan kovalen disebut polar, jika Pasangan Elektron Ikatan (PEI) tertarik lebih kuat ke salah 1 atom.
Contoh 1 :
Molekul HCl
Meskipun atom H dan Cl sama-sama menarik pasangan elektron, tetapi keelektronegatifan Cl lebih besar daripada atom H.
Akibatnya atom Cl menarik pasangan elektron ikatan (PEI) lebih kuat daripada atom H sehingga letak PEI lebih dekat ke arah Cl (akibatnya terjadi semacam kutub dalam molekul HCl).
Jadi, kepolaran suatu ikatan kovalen disebabkan oleh adanya perbedaan keelektronegatifan antara atom-atom yang berikatan.
Sebaliknya, suatu ikatan kovalen dikatakan non polar (tidak berkutub), jika PEI tertarik sama kuat ke semua atom.
Contoh 2 :
Dalam tiap molekul di atas, ke-2 atom yang berikatan menarik PEI sama kuat karena atom-atom dari unsur sejenis mempunyai harga keelektronegatifan yang sama.
Akibatnya muatan dari elektron tersebar secara merata sehingga tidak terbentuk kutub.
Contoh 3 :
Meskipun atom-atom penyusun CH4 dan CO2 tidak sejenis, akan tetapi pasangan elektron tersebar secara simetris diantara atom-atom penyusun senyawa, sehingga PEI tertarik sama kuat ke semua atom (tidak terbentuk kutub).
o Momen Dipol ( µ )
Adalah suatu besaran yang digunakan untuk menyatakan kepolaran suatu ikatan kovalen.
Dirumuskan :
µ = Q x r ; 1 D = 3,33 x 10-30 C.m
keterangan :
µ = momen dipol, satuannya debye (D)
Q = selisih muatan, satuannya coulomb (C)
r = jarak antara muatan positif dengan muatan negatif, satuannya meter (m)
Perbedaan antara Senyawa Ion dengan Senyawa Kovalen
No Sifat Senyawa Ion Senyawa Kovalen
1 Titik didih Tinggi Rendah
2 Titik leleh Tinggi Rendah
3 Wujud Padat pada suhu kamar Padat,cair,gas pada suhu kamar
4 Daya hantar listrik Padat = isolator
Lelehan = konduktor
Larutan = konduktor Padat = isolator
Lelehan = isolator
Larutan = ada yang konduktor
5 Kelarutan dalam air Umumnya larut Umumnya tidak larut
6 Kelarutan dalam trikloroetana (CHCl3) Tidak larut Larut
Pengecualian dan Kegagalan Aturan Oktet
1). Pengecualian Aturan Oktet
a) Senyawa yang tidak mencapai aturan oktet
Meliputi senyawa kovalen biner sederhana dari Be, B dan Al yaitu atom-atom yang elektron valensinya kurang dari empat (4).
Contoh : BeCl2, BCl3 dan AlBr3
b) Senyawa dengan jumlah elektron valensi ganjil
Contohnya : NO2 mempunyai jumlah elektron valensi (5 + 6 + 6) = 17
c) Senyawa dengan oktet berkembang
Unsur-unsur periode 3 atau lebih dapat membentuk senyawa yang melampaui aturan oktet / lebih dari 8 elektron pada kulit terluar (karena kulit terluarnya M, N dst dapat menampung 18 elektron atau lebih).
Contohnya : PCl5, SF6, ClF3, IF7 dan SbCl5
2). Kegagalan Aturan Oktet
Aturan oktet gagal meramalkan rumus kimia senyawa dari unsur transisi maupun post transisi.
Contoh :
atom Sn mempunyai 4 elektron valensi tetapi senyawanya lebih banyak dengan tingkat oksidasi +2
atom Bi mempunyai 5 elektron valensi tetapi senyawanya lebih banyak dengan tingkat oksidasi +1 dan +3
Penyimpangan dari Aturan Oktet dapat berupa :
1) Tidak mencapai oktet
2) Melampaui oktet ( oktet berkembang )
Penulisan Struktur Lewis
Langkah-langkahnya :
1) Semua elektron valensi harus muncul dalam struktur Lewis
2) Semua elektron dalam struktur Lewis umumnya berpasangan
3) Semua atom umumnya mencapai konfigurasi oktet (khusus untuk H, duplet)
4) Kadang-kadang terdapat ikatan rangkap 2 atau 3 (umumnya ikatan rangkap 2 atau 3 hanya dibentuk oleh atom C, N, O, P dan S)
Langkah alternatif : ( syarat utama : kerangka molekul / ion sudah diketahui )
1) Hitung jumlah elektron valensi dari semua atom dalam molekul / ion
2) Berikan masing-masing sepasang elektron untuk setiap ikatan
3) Sisa elektron digunakan untuk membuat semua atom terminal mencapai oktet
4) Tambahkan sisa elektron (jika masih ada), kepada atom pusat
5) Jika atom pusat belum oktet, tarik PEB dari atom terminal untuk membentuk ikatan rangkap dengan atom pusat
Resonansi
a. Suatu molekul atau ion tidak dapat dinyatakan hanya dengan satu struktur Lewis.
b. Kemungkinan-kemungkinan struktur Lewis yang ekivalen untuk suatu molekul atau ion disebut Struktur Resonansi.
Contoh :
c. Dalam molekul SO2 terdapat 2 jenis ikatan yaitu 1 ikatan tunggal ( ) dan 1 ikatan rangkap ( ).
d. Berdasarkan konsep resonansi, kedua ikatan dalam molekul SO2 adalah ekivalen.
e. Dalam molekul SO2 itu, ikatan rangkap tidak tetap antara atom S dengan salah 1 dari 2 atom O dalam molekul itu, tetapi silih berganti.
f. Tidak satupun di antara ke-2 struktur di atas yang benar untuk SO2, yang benar adalah gabungan atau hibrid dari ke-2 struktur resonansi tersebut.
Adalah ikatan yang terjadi antar atom atau antar molekul dengan cara sebagai berikut :
a) atom yang 1 melepaskan elektron, sedangkan atom yang lain menerima elektron (serah terima elektron)
b) penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari masing-masing atom yang berikatan
c) penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom yang berikatan
Tujuan pembentukan ikatan kimia adalah agar terjadi pencapaian kestabilan suatu unsur.
Elektron yang berperan pada pembentukan ikatan kimia adalah elektron valensi dari suatu atom/unsur yang terlibat.
Salah 1 petunjuk dalam pembentukan ikatan kimia adalah adanya 1 golongan unsur yang stabil yaitu golongan VIIIA atau golongan 18 (gas mulia).
Maka dari itu, dalam pembentukan ikatan kimia; atom-atom akan membentuk konfigurasi elektron seperti pada unsur gas mulia.
Unsur gas mulia mempunyai elektron valensi sebanyak 8 (oktet) atau 2 (duplet, yaitu atom Helium).
Periode Unsur Nomor Atom K L M N O P
1 He 2 2
2 Ne 10 2 8
3 Ar 18 2 8 8
4 Kr 36 2 8 18 8
5 Xe 54 2 8 18 18 8
6 Rn 86 2 8 18 32 18 8
Kecenderungan unsur-unsur untuk menjadikan konfigurasi elektronnya sama seperti gas mulia terdekat dikenal dengan istilah Aturan Oktet
o Lambang Lewis
Adalah lambang atom yang dilengkapi dengan elektron valensinya.
• Lambang Lewis gas mulia menunjukkan 8 elektron valensi (4 pasang).
• Lambang Lewis unsur dari golongan lain menunjukkan adanya elektron tunggal (belum berpasangan).
Berdasarkan perubahan konfigurasi elektron yang terjadi pada pembentukan ikatan, maka ikatan kimia dibedakan menjadi 4 yaitu : ikatan ion, ikatan kovalen, ikatan kovalen koordinat / koordinasi / dativ dan ikatan logam.
1). Ikatan Ion ( elektrovalen )
o Terjadi jika atom unsur yang memiliki energi ionisasi kecil/rendah melepaskan elektron valensinya (membentuk kation) dan atom unsur lain yang mempunyai afinitas elektron besar/tinggi menangkap/menerima elektron tersebut (membentuk anion).
o Kedua ion tersebut kemudian saling berikatan dengan gaya elektrostatis (sesuai hukum Coulomb).
o Unsur yang cenderung melepaskan elektron adalah unsur logam sedangkan unsur yang cenderung menerima elektron adalah unsur non logam.
Contoh 1 :
Ikatan antara dengan
Konfigurasi elektronnya :
= 2, 8, 1
= 2, 8, 7
Atom Na melepaskan 1 elektron valensinya sehingga konfigurasi elektronnya sama dengan gas mulia.
Atom Cl menerima 1 elektron pada kulit terluarnya sehingga konfigurasi elektronnya sama dengan gas mulia.
(2,8,1) (2,8)
(2,8,7) (2,8,8)
Antara ion Na+ dengan terjadi gaya tarik-menarik elektrostatis sehingga terbentuk senyawa ion NaCl.
Contoh 2 :
Ikatan antara Na dengan O
Supaya mencapai oktet, maka Na harus melepaskan 1 elektron menjadi kation Na+
(2,8,1) (2,8)
Supaya mencapai oktet, maka O harus menerima 2 elektron menjadi anion
(2,6) (2,8)
Reaksi yang terjadi :
(x2)
(x1)
+
2 Na + O 2 Na+ + Na2O
Contoh lain : senyawa MgCl2, AlF3 dan MgO
Soal : Tentukan senyawa yang terbentuk dari :
1). Mg dengan F
2). Ca dengan Cl
3). K dengan O
Senyawa yang mempunyai ikatan ion antara lain :
a) Golongan alkali (IA) [kecuali atom H] dengan golongan halogen (VIIA)
Contoh : NaF, KI, CsF
b) Golongan alkali (IA) [kecuali atom H] dengan golongan oksigen (VIA)
Contoh : Na2S, Rb2S,Na2O
c) Golongan alkali tanah (IIA) dengan golongan oksigen (VIA)
Contoh : CaO, BaO, MgS
Sifat umum senyawa ionik :
1) Titik didih dan titik lelehnya tinggi
2) Keras, tetapi mudah patah
3) Penghantar panas yang baik
4) Lelehan maupun larutannya dapat menghantarkan listrik (elektrolit)
5) Larut dalam air
6) Tidak larut dalam pelarut/senyawa organik (misal : alkohol, eter, benzena)
2). Ikatan Kovalen
o Adalah ikatan yang terjadi karena pemakaian pasangan elektron secara bersama oleh 2 atom yang berikatan.
o Ikatan kovalen terjadi akibat ketidakmampuan salah 1 atom yang akan berikatan untuk melepaskan elektron (terjadi pada atom-atom non logam).
o Ikatan kovalen terbentuk dari atom-atom unsur yang memiliki afinitas elektron tinggi serta beda keelektronegatifannya lebih kecil dibandingkan ikatan ion.
o Atom non logam cenderung untuk menerima elektron sehingga jika tiap-tiap atom non logam berikatan maka ikatan yang terbentuk dapat dilakukan dengan cara mempersekutukan elektronnya dan akhirnya terbentuk pasangan elektron yang dipakai secara bersama.
o Pembentukan ikatan kovalen dengan cara pemakaian bersama pasangan elektron tersebut harus sesuai dengan konfigurasi elektron pada unsur gas mulia yaitu 8 elektron (kecuali He berjumlah 2 elektron).
Ada 3 jenis ikatan kovalen :
a). Ikatan Kovalen Tunggal
Contoh 1 :
Ikatan yang terjadi antara atom H dengan atom H membentuk molekul H2
Konfigurasi elektronnya :
= 1
Ke-2 atom H yang berikatan memerlukan 1 elektron tambahan agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil (sesuai dengan konfigurasi elektron He).
Untuk itu, ke-2 atom H saling meminjamkan 1 elektronnya sehingga terdapat sepasang elektron yang dipakai bersama.
Rumus struktur =
Rumus kimia = H2
Contoh 2 :
Ikatan yang terjadi antara atom H dengan atom F membentuk molekul HF
Konfigurasi elektronnya :
= 1
= 2, 7
Atom H memiliki 1 elektron valensi sedangkan atom F memiliki 7 elektron valensi.
Agar atom H dan F memiliki konfigurasi elektron yang stabil, maka atom H dan atom F masing-masing memerlukan 1 elektron tambahan (sesuai dengan konfigurasi elektron He dan Ne).
Jadi, atom H dan F masing-masing meminjamkan 1 elektronnya untuk dipakai bersama.
Rumus struktur =
Rumus kimia = HF
Soal :
Tuliskan pembentukan ikatan kovalen dari senyawa berikut :
( lengkapi dengan rumus struktur dan rumus kimianya )
1) Atom C dengan H membentuk molekul CH4
2) Atom H dengan O membentuk molekul H2O
3) Atom Br dengan Br membentuk molekul Br2
b). Ikatan Kovalen Rangkap Dua
Contoh :
Ikatan yang terjadi antara atom O dengan O membentuk molekul O2
Konfigurasi elektronnya :
= 2, 6
Atom O memiliki 6 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil tiap-tiap atom O memerlukan tambahan elektron sebanyak 2.
Ke-2 atom O saling meminjamkan 2 elektronnya, sehingga ke-2 atom O tersebut akan menggunakan 2 pasang elektron secara bersama.
Rumus struktur :
Rumus kimia : O2
Soal :
Tuliskan pembentukan ikatan kovalen dari senyawa berikut : (lengkapi dengan rumus struktur dan rumus kimianya)
1) Atom C dengan O membentuk molekul CO2
2) Atom C dengan H membentuk molekul C2H4 (etena)
c). Ikatan Kovalen Rangkap Tiga
Contoh 1:
o Ikatan yang terjadi antara atom N dengan N membentuk molekul N2
o Konfigurasi elektronnya :
= 2, 5
o Atom N memiliki 5 elektron valensi, maka agar diperoleh konfigurasi elektron yang stabil tiap-tiap atom N memerlukan tambahan elektron sebanyak 3.
o Ke-2 atom N saling meminjamkan 3 elektronnya, sehingga ke-2 atom N tersebut akan menggunakan 3 pasang elektron secara bersama.
Rumus struktur :
Rumus kimia : N2
Contoh 2:
Ikatan antara atom C dengan C dalam etuna (asetilena, C2H2).
Konfigurasi elektronnya :
= 2, 4
= 1
Atom C mempunyai 4 elektron valensi sedangkan atom H mempunyai 1 elektron.
Atom C memasangkan 4 elektron valensinya, masing-masing 1 pada atom H dan 3 pada atom C lainnya.
(Rumus Lewis) (Rumus bangun/struktur)
3). Ikatan Kovalen Koordinasi / Koordinat / Dativ / Semipolar
o Adalah ikatan yang terbentuk dengan cara penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom yang berikatan [Pasangan Elektron Bebas (PEB)], sedangkan atom yang lain hanya menerima pasangan elektron yang digunakan bersama.
o Pasangan elektron ikatan (PEI) yang menyatakan ikatan dativ digambarkan dengan tanda anak panah kecil yang arahnya dari atom donor menuju akseptor pasangan elektron.
Contoh 1:
o Terbentuknya senyawa
atau
Contoh 2:
o Terbentuknya molekul ozon (O3)
o Agar semua atom O dalam molekul O3 dapat memenuhi aturan oktet maka dalam salah 1 ikatan , oksigen pusat harus menyumbangkan kedua elektronnya.
Rumus struktur :
O
4). Ikatan Logam
Adalah ikatan yang terbentuk akibat adanya gaya tarik-menarik yang terjadi antara muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bebas bergerak.
Atom-atom logam dapat diibaratkan seperti bola pingpong yang terjejal rapat 1 sama lain.
Atom logam mempunyai sedikit elektron valensi, sehingga sangat mudah untuk dilepaskan dan membentuk ion positif.
Maka dari itu kulit terluar atom logam relatif longgar (terdapat banyak tempat kosong) sehingga elektron dapat berpindah dari 1 atom ke atom lain.
Mobilitas elektron dalam logam sedemikian bebas, sehingga elektron valensi logam mengalami delokalisasi yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi tersebut tidak tetap posisinya pada 1 atom, tetapi senantiasa berpindah-pindah dari 1 atom ke atom lain.
Gambar Ikatan Logam
Elektron-elektron valensi tersebut berbaur membentuk awan elektron yang menyelimuti ion-ion positif logam.
Struktur logam seperti gambar di atas, dapat menjelaskan sifat-sifat khas logam yaitu :
a). berupa zat padat pada suhu kamar, akibat adanya gaya tarik-menarik yang cukup kuat antara elektron valensi (dalam awan elektron) dengan ion positif logam.
b). dapat ditempa (tidak rapuh), dapat dibengkokkan dan dapat direntangkan menjadi kawat. Hal ini akibat kuatnya ikatan logam sehingga atom-atom logam hanya bergeser sedangkan ikatannya tidak terputus.
c). penghantar / konduktor listrik yang baik, akibat adanya elektron valensi yang dapat bergerak bebas dan berpindah-pindah. Hal ini terjadi karena sebenarnya aliran listrik merupakan aliran elektron.
Polarisasi Ikatan Kovalen
Suatu ikatan kovalen disebut polar, jika Pasangan Elektron Ikatan (PEI) tertarik lebih kuat ke salah 1 atom.
Contoh 1 :
Molekul HCl
Meskipun atom H dan Cl sama-sama menarik pasangan elektron, tetapi keelektronegatifan Cl lebih besar daripada atom H.
Akibatnya atom Cl menarik pasangan elektron ikatan (PEI) lebih kuat daripada atom H sehingga letak PEI lebih dekat ke arah Cl (akibatnya terjadi semacam kutub dalam molekul HCl).
Jadi, kepolaran suatu ikatan kovalen disebabkan oleh adanya perbedaan keelektronegatifan antara atom-atom yang berikatan.
Sebaliknya, suatu ikatan kovalen dikatakan non polar (tidak berkutub), jika PEI tertarik sama kuat ke semua atom.
Contoh 2 :
Dalam tiap molekul di atas, ke-2 atom yang berikatan menarik PEI sama kuat karena atom-atom dari unsur sejenis mempunyai harga keelektronegatifan yang sama.
Akibatnya muatan dari elektron tersebar secara merata sehingga tidak terbentuk kutub.
Contoh 3 :
Meskipun atom-atom penyusun CH4 dan CO2 tidak sejenis, akan tetapi pasangan elektron tersebar secara simetris diantara atom-atom penyusun senyawa, sehingga PEI tertarik sama kuat ke semua atom (tidak terbentuk kutub).
o Momen Dipol ( µ )
Adalah suatu besaran yang digunakan untuk menyatakan kepolaran suatu ikatan kovalen.
Dirumuskan :
µ = Q x r ; 1 D = 3,33 x 10-30 C.m
keterangan :
µ = momen dipol, satuannya debye (D)
Q = selisih muatan, satuannya coulomb (C)
r = jarak antara muatan positif dengan muatan negatif, satuannya meter (m)
Perbedaan antara Senyawa Ion dengan Senyawa Kovalen
No Sifat Senyawa Ion Senyawa Kovalen
1 Titik didih Tinggi Rendah
2 Titik leleh Tinggi Rendah
3 Wujud Padat pada suhu kamar Padat,cair,gas pada suhu kamar
4 Daya hantar listrik Padat = isolator
Lelehan = konduktor
Larutan = konduktor Padat = isolator
Lelehan = isolator
Larutan = ada yang konduktor
5 Kelarutan dalam air Umumnya larut Umumnya tidak larut
6 Kelarutan dalam trikloroetana (CHCl3) Tidak larut Larut
Pengecualian dan Kegagalan Aturan Oktet
1). Pengecualian Aturan Oktet
a) Senyawa yang tidak mencapai aturan oktet
Meliputi senyawa kovalen biner sederhana dari Be, B dan Al yaitu atom-atom yang elektron valensinya kurang dari empat (4).
Contoh : BeCl2, BCl3 dan AlBr3
b) Senyawa dengan jumlah elektron valensi ganjil
Contohnya : NO2 mempunyai jumlah elektron valensi (5 + 6 + 6) = 17
c) Senyawa dengan oktet berkembang
Unsur-unsur periode 3 atau lebih dapat membentuk senyawa yang melampaui aturan oktet / lebih dari 8 elektron pada kulit terluar (karena kulit terluarnya M, N dst dapat menampung 18 elektron atau lebih).
Contohnya : PCl5, SF6, ClF3, IF7 dan SbCl5
2). Kegagalan Aturan Oktet
Aturan oktet gagal meramalkan rumus kimia senyawa dari unsur transisi maupun post transisi.
Contoh :
atom Sn mempunyai 4 elektron valensi tetapi senyawanya lebih banyak dengan tingkat oksidasi +2
atom Bi mempunyai 5 elektron valensi tetapi senyawanya lebih banyak dengan tingkat oksidasi +1 dan +3
Penyimpangan dari Aturan Oktet dapat berupa :
1) Tidak mencapai oktet
2) Melampaui oktet ( oktet berkembang )
Penulisan Struktur Lewis
Langkah-langkahnya :
1) Semua elektron valensi harus muncul dalam struktur Lewis
2) Semua elektron dalam struktur Lewis umumnya berpasangan
3) Semua atom umumnya mencapai konfigurasi oktet (khusus untuk H, duplet)
4) Kadang-kadang terdapat ikatan rangkap 2 atau 3 (umumnya ikatan rangkap 2 atau 3 hanya dibentuk oleh atom C, N, O, P dan S)
Langkah alternatif : ( syarat utama : kerangka molekul / ion sudah diketahui )
1) Hitung jumlah elektron valensi dari semua atom dalam molekul / ion
2) Berikan masing-masing sepasang elektron untuk setiap ikatan
3) Sisa elektron digunakan untuk membuat semua atom terminal mencapai oktet
4) Tambahkan sisa elektron (jika masih ada), kepada atom pusat
5) Jika atom pusat belum oktet, tarik PEB dari atom terminal untuk membentuk ikatan rangkap dengan atom pusat
Resonansi
a. Suatu molekul atau ion tidak dapat dinyatakan hanya dengan satu struktur Lewis.
b. Kemungkinan-kemungkinan struktur Lewis yang ekivalen untuk suatu molekul atau ion disebut Struktur Resonansi.
Contoh :
c. Dalam molekul SO2 terdapat 2 jenis ikatan yaitu 1 ikatan tunggal ( ) dan 1 ikatan rangkap ( ).
d. Berdasarkan konsep resonansi, kedua ikatan dalam molekul SO2 adalah ekivalen.
e. Dalam molekul SO2 itu, ikatan rangkap tidak tetap antara atom S dengan salah 1 dari 2 atom O dalam molekul itu, tetapi silih berganti.
f. Tidak satupun di antara ke-2 struktur di atas yang benar untuk SO2, yang benar adalah gabungan atau hibrid dari ke-2 struktur resonansi tersebut.
BAB 7 HIDROKARBON DAN MINYAK BUMI
A. Kekhasan / Keunikan Atom Karbon
o Terletak pada golongan IVA dengan Z = 6 dan mempunyai 4 elektron valensi.
o Untuk mencapai konfigurasi oktet maka atom karbon mempunyai kemampuan membentuk 4 ikatan kovalen yang relatif kuat.
o Atom karbon dapat membentuk ikatan antar karbon; berupa ikatan tunggal, rangkap dua atau rangkap tiga.
o Atom karbon mempunyai kemampuan membentuk rantai (ikatan yang panjang).
o Rantai karbon yang terbentuk dapat bervariasi yaitu : rantai lurus, bercabang dan melingkar (siklik).
B. Kedudukan Atom Karbon
Dalam senyawa hidrokarbon, kedudukan atom karbon dapat dibedakan sebagai berikut :
• Atom C primer : atom C yang mengikat langsung 1 atom C yang lain
• Atom C sekunder : atom C yang mengikat langsung 2 atom C yang lain
• Atom C tersier : atom C yang mengikat langsung 3 atom C yang lain
• Atom C kuarterner : atom C yang mengikat langsung 4 atom C yang lain
Contoh :
Keterangan :
1o = atom C primer ( ada 5 )
2o = atom C sekunder ( ada 3 )
3o = atom C tersier ( ada 1 )
4o = atom C kuarterner ( ada 1 )
C. Klasifikasi / Penggolongan Hidrokarbon (terdiri dari atom C dan H)
a. Berdasarkan jenis ikatan antar atom karbonnya :
Hidrokarbon jenuh = senyawa hidrokarbon yang ikatan antar atom karbonnya merupakan ikatan tunggal.
Hidrokarbon tak jenuh = senyawa hidrokarbon yang memiliki 1 ikatan rangkap dua (alkena) atau lebih dari 1 ikatan rangkap dua (alkadiena), atau ikatan rangkap tiga (alkuna).
b. Berdasarkan bentuk rantai karbonnya :
Hidrokarbon alifatik = senyawa hidrokarbon dengan rantai terbuka jenuh (ikatan tunggal) maupun tidak jenuh (ikatan rangkap).
Hidrokarbon alisiklik = senyawa hidrokarbon dengan rantai melingkar / tertutup (cincin).
Hidrokarbon aromatik = senyawa hidrokarbon dengan rantai melingkar (cincin) yang mempunyai ikatan antar atom C tunggal dan rangkap secara selang-seling / bergantian (konjugasi).
D. Skema Klasifikasi Hidrokarbon
ALKANA
o Adalah hidrokarbon alifatik jenuh yaitu hidrokarbon dengan rantai terbuka dan semua ikatan antar atom karbonnya merupakan ikatan tunggal.
o Rumus umum alkana yaitu : CnH2n+2 ; n = jumlah atom C
Deret Homolog Alkana
Adalah suatu golongan / kelompok senyawa karbon dengan rumus umum yang sama, mempunyai sifat yang mirip dan antar suku-suku berturutannya mempunyai beda CH2.
Sifat-sifat deret homolog :
o Mempunyai sifat kimia yang mirip
o Mempunyai rumus umum yang sama
o Perbedaan Mr ( massa molekul relatif ) antara 2 suku berturutannya sebesar 14
o Makin panjang rantai karbon, makin tinggi titik didihnya
Contoh :
Perhatikan Tabel 7.3 dari Buku Paket 1B halaman 50!
Tata Nama Alkana
Berdasarkan aturan dari IUPAC ( nama sistematis ) :
1) Nama alkana bercabang terdiri dari 2 bagian :
o Bagian pertama (di bagian depan) merupakan nama cabang
o Bagian kedua (di bagian belakang) merupakan nama rantai induk
Contoh : Perhatikan Buku Paket 1B halaman 52!
2) Rantai induk adalah rantai terpanjang dalam molekul. Jika terdapat 2 atau lebih rantai terpanjang, maka harus dipilih yang mempunyai cabang terbanyak.
3) Rantai induk diberi nama alkana sesuai dengan panjang rantai ( tabel 7.3 halaman 50 )
4) Cabang diberi nama alkil yaitu nama alkana yang sesuai, tetapi dengan mengganti akhiran –ana menjadi –il. Gugus alkil mempunyai rumus umum : CnH2n+1 dan dilambangkan dengan R
Contoh :
Perhatikan Tabel 7.4 dari Buku Paket 1B halaman 53!
5) Posisi cabang dinyatakan dengan awalan angka. Untuk itu rantai induk perlu dinomori. Penomoran dimulai dari salah 1 ujung rantai induk sedemikian rupa sehingga posisi cabang mendapat nomor terkecil.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 53! (bagian bawah)
6) Jika terdapat 2 atau lebih cabang sejenis, harus dinyatakan dengan awalan di, tri, tetra, penta dst.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 54! (bagian atas)
7) Cabang-cabang yang berbeda disusun sesuai dengan urutan abjad dari nama cabang tersebut. Awalan normal, sekunder dan tersier diabaikan. Jadi n-butil, sek-butil dan ters-butil dianggap berawalan b-.
o Awalan iso- tidak diabaikan. Jadi isopropil berawal dengan huruf i- .
o Awalan normal, sekunder dan tersier harus ditulis dengan huruf cetak miring.
8) Jika penomoran ekivalen (sama) dari kedua ujung rantai induk, maka harus dipilih sehingga cabang yang harus ditulis terlebih dahulu mendapat nomor terkecil.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 54 (bagian bawah) dan 55 (bagian atas)!
Kesimpulan :
Berdasarkan aturan-aturan tersebut di atas, penamaan alkana bercabang dapat dilakukan dengan 3 langkah sebagai berikut :
1) Memilih rantai induk, yaitu rantai terpanjang yang mempunyai cabang terbanyak.
2) Penomoran, dimulai dari salah 1 ujung sehingga cabang mendapat nomor terkecil.
3) Penulisan nama, dimulai dengan nama cabang sesuai urutan abjad, kemudian diakhiri dengan nama rantai induk. Posisi cabang dinyatakan dengan awalan angka. Antara angka dengan angka dipisahkan dengan tanda koma (,) antara angka dengan huruf dipisahkan dengan tanda jeda (-).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 55-57!
Sumber dan Kegunaan Alkana
Alkana adalah komponen utama dari gas alam dan minyak bumi.
Kegunaan alkana, sebagai :
• Bahan bakar
• Pelarut
• Sumber hidrogen
• Pelumas
• Bahan baku untuk senyawa organik lain
• Bahan baku industri
ALKENA
o Adalah hidrokarbon alifatik tak jenuh yaitu hidrokarbon dengan satu ikatan rangkap dua (–C=C–). Senyawa yang mempunyai 2 ikatan rangkap 2 disebut alkadiena, yang mempunyai 3 ikatan rangkap 2 disebut alkatriena dst.
o Rumus umum alkena yaitu : CnH2n ; n = jumlah atom C
Contoh :
Perhatikan Tabel 7.5 dari Buku Paket 1B halaman 60-61!
Tata Nama Alkena
1) Nama alkena diturunkan dari nama alkana yang sesuai (yang jumlah atom C’nya sama), dengan mengganti akhiran –ana menjadi –ena.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 62! (bagian bawah)
2) Rantai induk adalah rantai terpanjang yang mempunyai ikatan rangkap.
3) Penomoran dimulai dari salah 1 ujung rantai induk sedemikian sehingga ikatan rangkap mendapat nomor terkecil.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 63! (bagian tengah)
4) Posisi ikatan rangkap ditunjukkan dengan awalan angka yaitu nomor dari atom C berikatan rangkap yang paling tepi / pinggir (nomor terkecil).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 63! (bagian bawah)
5) Penulisan cabang-cabang, sama seperti pada alkana.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 64!
Sumber dan Kegunaan Alkena
Alkena dibuat dari alkana melalui proses pemanasan atau dengan bantuan katalisator (cracking). Alkena suku rendah digunakan sebagai bahan baku industri plastik, karet sintetik, dan alkohol.
ALKUNA
o Adalah hidrokarbon alifatik tak jenuh yaitu hidrokarbon dengan satu ikatan rangkap tiga (–C≡C–). Senyawa yang mempunyai 2 ikatan rangkap 3 disebut alkadiuna, yang mempunyai 1 ikatan rangkap 2 dan 1 ikatan rangkap 3 disebut alkenuna.
o Rumus umum alkuna yaitu : CnH2n-2 ; n = jumlah atom C
Contoh :
Perhatikan Tabel 7.6 dari Buku Paket 1B halaman 65!
Tata Nama Alkuna
o Nama alkuna diturunkan dari nama alkana yang sesuai dengan mengganti akhiran –ana menjadi –una.
o Tata nama alkuna bercabang sama seperti penamaan alkena.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 67!
Sumber dan Kegunaan Alkuna
Alkuna yang mempunyai nilai ekonomis penting hanyalah etuna (asetilena), C2H2. Gas asetilena digunakan untuk mengelas besi dan baja.
Reaksi pembentukan etuna (asetilena) :
4 CH4 (g) + 3 O2 (g) 2 C2H2 (g) + 6 H2O (g)
CaC2 (s) + 2 H2O (l) Ca(OH)2 (aq) + C2H2 (g)
KEISOMERAN
Isomer adalah senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul yang sama tetapi mempunyai struktur atau konfigurasi yang berbeda.
Struktur berkaitan dengan cara atom-atom saling berikatan, sedangkan konfigurasi berkaitan dengan susunan ruang atom-atom dalam molekul.
Keisomeran dibedakan menjadi 2 yaitu :
1) Keisomeran struktur : keisomeran karena perbedaan struktur.
2) Keisomeran ruang : keisomeran karena perbedaan konfigurasi (rumus molekul dan strukturnya sama).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 71!
Penjelasan :
1) Keisomeran Struktur
Dibedakan menjadi 3 yaitu :
a) keisomeran kerangka : jika rumus molekulnya sama tetapi rantai induknya (kerangka atom) berbeda.
b) keisomeran posisi : jika rumus molekul dan rantai induknya (kerangka atom) sama tetapi posisi cabang/gugus penggantinya berbeda.
c) keisomeran gugus fungsi (materi kelas XII IPA).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 72!
2) Keisomeran Ruang
Dibedakan menjadi 2 yaitu :
a) keisomeran geometri : keisomeran karena perbedaan arah (orientasi) gugus-gugus tertentu dalam molekul dengan struktur yang sama.
Keisomeran geometri menghasilkan 2 bentuk isomer yaitu bentuk cis (jika gugus-gugus sejenis terletak pada sisi yang sama) dan bentuk trans (jika gugus-gugus sejenis terletak berseberangan).
b) keisomeran optik (materi kelas XII IPA).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 73!
Keisomeran pada Alkana
o Tergolong keisomeran struktur yaitu perbedaan kerangka atom karbonnya. Makin panjang rantai karbonnya, makin banyak pula kemungkinan isomernya.
o Pertambahan jumlah isomer ini tidak ada aturannya. Perlu diketahui juga bahwa tidak berarti semua kemungkinan isomer itu ada pada kenyataannya.
Misalnya : dapat dibuat 18 kemungkinan isomer dari C8H18, tetapi tidak berarti ada 18 senyawa dengan rumus molekul C8H18.
o Cara sistematis untuk mencari jumlah kemungkinan isomer pada alkana :
a) Mulailah dengan isomer rantai lurus.
b) Kurangi rantai induknya dengan 1 atom C dan jadikan cabang (metil).
c) Tempatkan cabang itu mulai dari atom C nomor 2, kemudian ke nomor 3 dst, hingga semua kemungkinan habis.
d) Selanjutnya, kurangi lagi rantai induknya. Kini 2 atom C dijadikan cabang, yaitu sebagai dimetil atau etil.
Pelajari Buku Paket 1B halaman 74-75!
Keisomeran pada Alkena
Dapat berupa keisomeran struktur dan ruang.
a) Keisomeran Struktur.
Keisomeran struktur pada alkena dapat terjadi karena perbedaan posisi ikatan rangkap atau karena perbedaan kerangka atom C.
Keisomeran mulai ditemukan pada butena yang mempunyai 3 isomer struktur.
Contoh yang lain yaitu alkena dengan 5 atom C.
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 77!
b) Keisomeran Geometris.
Keisomeran ruang pada alkena tergolong keisomeran geometris yaitu : karena perbedaan penempatan gugus-gugus di sekitar ikatan rangkap.
Contohnya :
o Keisomeran pada 2-butena. Dikenal 2 jenis 2-butena yaitu cis-2-butena dan trans-2-butena. Keduanya mempunyai struktur yang sama tetapi berbeda konfigurasi (orientasi gugus-gugus dalam ruang).
o Pada cis-2-butena, kedua gugus metil terletak pada sisi yang sama dari ikatan rangkap; sebaliknya pada trans-2-butena, kedua gugus metil berseberangan.
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 77! (bagian bawah)
Tidak semua senyawa yang mempunyai ikatan rangkap pada atom karbonnya (C=C) mempunyai keisomeran geometris. Senyawa itu akan mempunyai keisomeran geometris jika kedua atom C yang berikatan rangkap mengikat gugus-gugus yang berbeda.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 78!
Keisomeran pada Alkuna
Keisomeran pada alkuna tergolong keisomeran kerangka dan posisi.
Pada alkuna tidak terdapat keisomeran geometris.
Keisomeran mulai terdapat pada butuna yang mempunyai 2 isomer.
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 79!
SIFAT-SIFAT HIDROKARBON
Meliputi :
a) Sifat-Sifat Fisis
(Belajar mandiri dari Buku Paket 1B halaman 80-82!)
b) Sifat Kimia
Berkaitan dengan reaksi kimia.
1) Reaksi-reaksi pada Alkana
Alkana tergolong zat yang sukar bereaksi sehingga disebut parafin yang artinya afinitas kecil. Reaksi terpenting dari alkana adalah reaksi pembakaran, substitusi dan perengkahan (cracking).
Penjelasan :
a. Pembakaran
o Pembakaran sempurna alkana menghasilkan gas CO2 dan H2O (uap air), sedangkan pembakaran tidak sempurna menghasilkan gas CO dan uap air, atau jelaga (partikel karbon).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 83! (bagian atas)
b. Substitusi atau pergantian
• Atom H dari alkana dapat digantikan oleh atom lain, khususnya golongan halogen.
• Penggantian atom H oleh atom atau gugus lain disebut reaksi substitusi.
• Salah satu reaksi substitusi terpenting dari alkana adalah halogenasi yaitu penggantian atom H alkana dengan atom halogen, khususnya klorin (klorinasi).
• Klorinasi dapat terjadi jika alkana direaksikan dengan klorin.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 83! (bagian bawah)
c. Perengkahan atau cracking
Perengkahan adalah pemutusan rantai karbon menjadi potongan-potongan yang lebih pendek.
Perengkahan dapat terjadi bila alkana dipanaskan pada suhu dan tekanan tinggi tanpa oksigen.
Reaksi ini juga dapat dipakai untuk membuat alkena dari alkana. Selain itu juga dapat digunakan untuk membuat gas hidrogen dari alkana.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 84!
2) Reaksi-reaksi pada Alkena
o Alkena lebih reaktif daripada alkana. Hal ini disebabkan karena adanya ikatan rangkap C=C.
o Reaksi alkena terutama terjadi pada ikatan rangkap tersebut. Reaksi penting dari alkena meliputi : reaksi pembakaran, adisi dan polimerisasi.
Penjelasan :
a. Pembakaran
Seperti halnya alkana, alkena suku rendah mudah terbakar. Jika dibakar di udara terbuka, alkena menghasilkan jelaga lebih banyak daripada alkana. Hal ini terjadi karena alkena mempunyai kadar C lebih tinggi daripada alkana, sehingga pembakarannya menuntut / memerlukan lebih banyak oksigen.
Pembakaran sempurna alkena menghasilkan gas CO2 dan uap air.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 84!
b. Adisi (penambahan = penjenuhan)
o Reaksi terpenting dari alkena adalah reaksi adisi yaitu reaksi penjenuhan ikatan rangkap.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 85! (bagian atas)
c. Polimerisasi
• Adalah reaksi penggabungan molekul-molekul sederhana menjadi molekul yang besar.
• Molekul sederhana yang mengalami polimerisasi disebut monomer, sedangkan hasilnya disebut polimer.
• Polimerisasi alkena terjadi berdasarkan reaksi adisi.
• Prosesnya sebagai berikut :
a) Mula-mula ikatan rangkap terbuka, sehingga terbentuk gugus dengan 2 elektron tidak berpasangan.
b) Elektron-elektron yang tidak berpasangan tersebut kemudian membentuk ikatan antar gugus, sehingga membentuk rantai.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 85! (bagian bawah)
3) Reaksi-reaksi pada Alkuna
o Reaksi-reaksi pada alkuna mirip dengan alkena; untuk menjenuhkan ikatan rangkapnya, alkuna memerlukan pereaksi 2 kali lebih banyak dibandingkan dengan alkena.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 86!
o Reaksi-reaksi terpenting dalam alkena dan alkuna adalah reaksi adisi dengan H2, adisi dengan halogen (X2) dan adisi dengan asam halida (HX).
o Pada reaksi adisi gas HX (X = Cl, Br atau I) terhadap alkena dan alkuna berlaku aturan Markovnikov yaitu :
“ Jika atom C yang berikatan rangkap mengikat jumlah atom H yang berbeda, maka atom X akan terikat pada atom C yang sedikit mengikat atom H ”
Contoh :
“ Jika atom C yang berikatan rangkap mengikat jumlah atom H sama banyak, maka atom X akan terikat pada atom C yang mempunyai rantai C paling panjang “
Contoh :
o Terletak pada golongan IVA dengan Z = 6 dan mempunyai 4 elektron valensi.
o Untuk mencapai konfigurasi oktet maka atom karbon mempunyai kemampuan membentuk 4 ikatan kovalen yang relatif kuat.
o Atom karbon dapat membentuk ikatan antar karbon; berupa ikatan tunggal, rangkap dua atau rangkap tiga.
o Atom karbon mempunyai kemampuan membentuk rantai (ikatan yang panjang).
o Rantai karbon yang terbentuk dapat bervariasi yaitu : rantai lurus, bercabang dan melingkar (siklik).
B. Kedudukan Atom Karbon
Dalam senyawa hidrokarbon, kedudukan atom karbon dapat dibedakan sebagai berikut :
• Atom C primer : atom C yang mengikat langsung 1 atom C yang lain
• Atom C sekunder : atom C yang mengikat langsung 2 atom C yang lain
• Atom C tersier : atom C yang mengikat langsung 3 atom C yang lain
• Atom C kuarterner : atom C yang mengikat langsung 4 atom C yang lain
Contoh :
Keterangan :
1o = atom C primer ( ada 5 )
2o = atom C sekunder ( ada 3 )
3o = atom C tersier ( ada 1 )
4o = atom C kuarterner ( ada 1 )
C. Klasifikasi / Penggolongan Hidrokarbon (terdiri dari atom C dan H)
a. Berdasarkan jenis ikatan antar atom karbonnya :
Hidrokarbon jenuh = senyawa hidrokarbon yang ikatan antar atom karbonnya merupakan ikatan tunggal.
Hidrokarbon tak jenuh = senyawa hidrokarbon yang memiliki 1 ikatan rangkap dua (alkena) atau lebih dari 1 ikatan rangkap dua (alkadiena), atau ikatan rangkap tiga (alkuna).
b. Berdasarkan bentuk rantai karbonnya :
Hidrokarbon alifatik = senyawa hidrokarbon dengan rantai terbuka jenuh (ikatan tunggal) maupun tidak jenuh (ikatan rangkap).
Hidrokarbon alisiklik = senyawa hidrokarbon dengan rantai melingkar / tertutup (cincin).
Hidrokarbon aromatik = senyawa hidrokarbon dengan rantai melingkar (cincin) yang mempunyai ikatan antar atom C tunggal dan rangkap secara selang-seling / bergantian (konjugasi).
D. Skema Klasifikasi Hidrokarbon
ALKANA
o Adalah hidrokarbon alifatik jenuh yaitu hidrokarbon dengan rantai terbuka dan semua ikatan antar atom karbonnya merupakan ikatan tunggal.
o Rumus umum alkana yaitu : CnH2n+2 ; n = jumlah atom C
Deret Homolog Alkana
Adalah suatu golongan / kelompok senyawa karbon dengan rumus umum yang sama, mempunyai sifat yang mirip dan antar suku-suku berturutannya mempunyai beda CH2.
Sifat-sifat deret homolog :
o Mempunyai sifat kimia yang mirip
o Mempunyai rumus umum yang sama
o Perbedaan Mr ( massa molekul relatif ) antara 2 suku berturutannya sebesar 14
o Makin panjang rantai karbon, makin tinggi titik didihnya
Contoh :
Perhatikan Tabel 7.3 dari Buku Paket 1B halaman 50!
Tata Nama Alkana
Berdasarkan aturan dari IUPAC ( nama sistematis ) :
1) Nama alkana bercabang terdiri dari 2 bagian :
o Bagian pertama (di bagian depan) merupakan nama cabang
o Bagian kedua (di bagian belakang) merupakan nama rantai induk
Contoh : Perhatikan Buku Paket 1B halaman 52!
2) Rantai induk adalah rantai terpanjang dalam molekul. Jika terdapat 2 atau lebih rantai terpanjang, maka harus dipilih yang mempunyai cabang terbanyak.
3) Rantai induk diberi nama alkana sesuai dengan panjang rantai ( tabel 7.3 halaman 50 )
4) Cabang diberi nama alkil yaitu nama alkana yang sesuai, tetapi dengan mengganti akhiran –ana menjadi –il. Gugus alkil mempunyai rumus umum : CnH2n+1 dan dilambangkan dengan R
Contoh :
Perhatikan Tabel 7.4 dari Buku Paket 1B halaman 53!
5) Posisi cabang dinyatakan dengan awalan angka. Untuk itu rantai induk perlu dinomori. Penomoran dimulai dari salah 1 ujung rantai induk sedemikian rupa sehingga posisi cabang mendapat nomor terkecil.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 53! (bagian bawah)
6) Jika terdapat 2 atau lebih cabang sejenis, harus dinyatakan dengan awalan di, tri, tetra, penta dst.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 54! (bagian atas)
7) Cabang-cabang yang berbeda disusun sesuai dengan urutan abjad dari nama cabang tersebut. Awalan normal, sekunder dan tersier diabaikan. Jadi n-butil, sek-butil dan ters-butil dianggap berawalan b-.
o Awalan iso- tidak diabaikan. Jadi isopropil berawal dengan huruf i- .
o Awalan normal, sekunder dan tersier harus ditulis dengan huruf cetak miring.
8) Jika penomoran ekivalen (sama) dari kedua ujung rantai induk, maka harus dipilih sehingga cabang yang harus ditulis terlebih dahulu mendapat nomor terkecil.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 54 (bagian bawah) dan 55 (bagian atas)!
Kesimpulan :
Berdasarkan aturan-aturan tersebut di atas, penamaan alkana bercabang dapat dilakukan dengan 3 langkah sebagai berikut :
1) Memilih rantai induk, yaitu rantai terpanjang yang mempunyai cabang terbanyak.
2) Penomoran, dimulai dari salah 1 ujung sehingga cabang mendapat nomor terkecil.
3) Penulisan nama, dimulai dengan nama cabang sesuai urutan abjad, kemudian diakhiri dengan nama rantai induk. Posisi cabang dinyatakan dengan awalan angka. Antara angka dengan angka dipisahkan dengan tanda koma (,) antara angka dengan huruf dipisahkan dengan tanda jeda (-).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 55-57!
Sumber dan Kegunaan Alkana
Alkana adalah komponen utama dari gas alam dan minyak bumi.
Kegunaan alkana, sebagai :
• Bahan bakar
• Pelarut
• Sumber hidrogen
• Pelumas
• Bahan baku untuk senyawa organik lain
• Bahan baku industri
ALKENA
o Adalah hidrokarbon alifatik tak jenuh yaitu hidrokarbon dengan satu ikatan rangkap dua (–C=C–). Senyawa yang mempunyai 2 ikatan rangkap 2 disebut alkadiena, yang mempunyai 3 ikatan rangkap 2 disebut alkatriena dst.
o Rumus umum alkena yaitu : CnH2n ; n = jumlah atom C
Contoh :
Perhatikan Tabel 7.5 dari Buku Paket 1B halaman 60-61!
Tata Nama Alkena
1) Nama alkena diturunkan dari nama alkana yang sesuai (yang jumlah atom C’nya sama), dengan mengganti akhiran –ana menjadi –ena.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 62! (bagian bawah)
2) Rantai induk adalah rantai terpanjang yang mempunyai ikatan rangkap.
3) Penomoran dimulai dari salah 1 ujung rantai induk sedemikian sehingga ikatan rangkap mendapat nomor terkecil.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 63! (bagian tengah)
4) Posisi ikatan rangkap ditunjukkan dengan awalan angka yaitu nomor dari atom C berikatan rangkap yang paling tepi / pinggir (nomor terkecil).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 63! (bagian bawah)
5) Penulisan cabang-cabang, sama seperti pada alkana.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 64!
Sumber dan Kegunaan Alkena
Alkena dibuat dari alkana melalui proses pemanasan atau dengan bantuan katalisator (cracking). Alkena suku rendah digunakan sebagai bahan baku industri plastik, karet sintetik, dan alkohol.
ALKUNA
o Adalah hidrokarbon alifatik tak jenuh yaitu hidrokarbon dengan satu ikatan rangkap tiga (–C≡C–). Senyawa yang mempunyai 2 ikatan rangkap 3 disebut alkadiuna, yang mempunyai 1 ikatan rangkap 2 dan 1 ikatan rangkap 3 disebut alkenuna.
o Rumus umum alkuna yaitu : CnH2n-2 ; n = jumlah atom C
Contoh :
Perhatikan Tabel 7.6 dari Buku Paket 1B halaman 65!
Tata Nama Alkuna
o Nama alkuna diturunkan dari nama alkana yang sesuai dengan mengganti akhiran –ana menjadi –una.
o Tata nama alkuna bercabang sama seperti penamaan alkena.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 67!
Sumber dan Kegunaan Alkuna
Alkuna yang mempunyai nilai ekonomis penting hanyalah etuna (asetilena), C2H2. Gas asetilena digunakan untuk mengelas besi dan baja.
Reaksi pembentukan etuna (asetilena) :
4 CH4 (g) + 3 O2 (g) 2 C2H2 (g) + 6 H2O (g)
CaC2 (s) + 2 H2O (l) Ca(OH)2 (aq) + C2H2 (g)
KEISOMERAN
Isomer adalah senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul yang sama tetapi mempunyai struktur atau konfigurasi yang berbeda.
Struktur berkaitan dengan cara atom-atom saling berikatan, sedangkan konfigurasi berkaitan dengan susunan ruang atom-atom dalam molekul.
Keisomeran dibedakan menjadi 2 yaitu :
1) Keisomeran struktur : keisomeran karena perbedaan struktur.
2) Keisomeran ruang : keisomeran karena perbedaan konfigurasi (rumus molekul dan strukturnya sama).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 71!
Penjelasan :
1) Keisomeran Struktur
Dibedakan menjadi 3 yaitu :
a) keisomeran kerangka : jika rumus molekulnya sama tetapi rantai induknya (kerangka atom) berbeda.
b) keisomeran posisi : jika rumus molekul dan rantai induknya (kerangka atom) sama tetapi posisi cabang/gugus penggantinya berbeda.
c) keisomeran gugus fungsi (materi kelas XII IPA).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 72!
2) Keisomeran Ruang
Dibedakan menjadi 2 yaitu :
a) keisomeran geometri : keisomeran karena perbedaan arah (orientasi) gugus-gugus tertentu dalam molekul dengan struktur yang sama.
Keisomeran geometri menghasilkan 2 bentuk isomer yaitu bentuk cis (jika gugus-gugus sejenis terletak pada sisi yang sama) dan bentuk trans (jika gugus-gugus sejenis terletak berseberangan).
b) keisomeran optik (materi kelas XII IPA).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 73!
Keisomeran pada Alkana
o Tergolong keisomeran struktur yaitu perbedaan kerangka atom karbonnya. Makin panjang rantai karbonnya, makin banyak pula kemungkinan isomernya.
o Pertambahan jumlah isomer ini tidak ada aturannya. Perlu diketahui juga bahwa tidak berarti semua kemungkinan isomer itu ada pada kenyataannya.
Misalnya : dapat dibuat 18 kemungkinan isomer dari C8H18, tetapi tidak berarti ada 18 senyawa dengan rumus molekul C8H18.
o Cara sistematis untuk mencari jumlah kemungkinan isomer pada alkana :
a) Mulailah dengan isomer rantai lurus.
b) Kurangi rantai induknya dengan 1 atom C dan jadikan cabang (metil).
c) Tempatkan cabang itu mulai dari atom C nomor 2, kemudian ke nomor 3 dst, hingga semua kemungkinan habis.
d) Selanjutnya, kurangi lagi rantai induknya. Kini 2 atom C dijadikan cabang, yaitu sebagai dimetil atau etil.
Pelajari Buku Paket 1B halaman 74-75!
Keisomeran pada Alkena
Dapat berupa keisomeran struktur dan ruang.
a) Keisomeran Struktur.
Keisomeran struktur pada alkena dapat terjadi karena perbedaan posisi ikatan rangkap atau karena perbedaan kerangka atom C.
Keisomeran mulai ditemukan pada butena yang mempunyai 3 isomer struktur.
Contoh yang lain yaitu alkena dengan 5 atom C.
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 77!
b) Keisomeran Geometris.
Keisomeran ruang pada alkena tergolong keisomeran geometris yaitu : karena perbedaan penempatan gugus-gugus di sekitar ikatan rangkap.
Contohnya :
o Keisomeran pada 2-butena. Dikenal 2 jenis 2-butena yaitu cis-2-butena dan trans-2-butena. Keduanya mempunyai struktur yang sama tetapi berbeda konfigurasi (orientasi gugus-gugus dalam ruang).
o Pada cis-2-butena, kedua gugus metil terletak pada sisi yang sama dari ikatan rangkap; sebaliknya pada trans-2-butena, kedua gugus metil berseberangan.
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 77! (bagian bawah)
Tidak semua senyawa yang mempunyai ikatan rangkap pada atom karbonnya (C=C) mempunyai keisomeran geometris. Senyawa itu akan mempunyai keisomeran geometris jika kedua atom C yang berikatan rangkap mengikat gugus-gugus yang berbeda.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 78!
Keisomeran pada Alkuna
Keisomeran pada alkuna tergolong keisomeran kerangka dan posisi.
Pada alkuna tidak terdapat keisomeran geometris.
Keisomeran mulai terdapat pada butuna yang mempunyai 2 isomer.
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 79!
SIFAT-SIFAT HIDROKARBON
Meliputi :
a) Sifat-Sifat Fisis
(Belajar mandiri dari Buku Paket 1B halaman 80-82!)
b) Sifat Kimia
Berkaitan dengan reaksi kimia.
1) Reaksi-reaksi pada Alkana
Alkana tergolong zat yang sukar bereaksi sehingga disebut parafin yang artinya afinitas kecil. Reaksi terpenting dari alkana adalah reaksi pembakaran, substitusi dan perengkahan (cracking).
Penjelasan :
a. Pembakaran
o Pembakaran sempurna alkana menghasilkan gas CO2 dan H2O (uap air), sedangkan pembakaran tidak sempurna menghasilkan gas CO dan uap air, atau jelaga (partikel karbon).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 83! (bagian atas)
b. Substitusi atau pergantian
• Atom H dari alkana dapat digantikan oleh atom lain, khususnya golongan halogen.
• Penggantian atom H oleh atom atau gugus lain disebut reaksi substitusi.
• Salah satu reaksi substitusi terpenting dari alkana adalah halogenasi yaitu penggantian atom H alkana dengan atom halogen, khususnya klorin (klorinasi).
• Klorinasi dapat terjadi jika alkana direaksikan dengan klorin.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 83! (bagian bawah)
c. Perengkahan atau cracking
Perengkahan adalah pemutusan rantai karbon menjadi potongan-potongan yang lebih pendek.
Perengkahan dapat terjadi bila alkana dipanaskan pada suhu dan tekanan tinggi tanpa oksigen.
Reaksi ini juga dapat dipakai untuk membuat alkena dari alkana. Selain itu juga dapat digunakan untuk membuat gas hidrogen dari alkana.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 84!
2) Reaksi-reaksi pada Alkena
o Alkena lebih reaktif daripada alkana. Hal ini disebabkan karena adanya ikatan rangkap C=C.
o Reaksi alkena terutama terjadi pada ikatan rangkap tersebut. Reaksi penting dari alkena meliputi : reaksi pembakaran, adisi dan polimerisasi.
Penjelasan :
a. Pembakaran
Seperti halnya alkana, alkena suku rendah mudah terbakar. Jika dibakar di udara terbuka, alkena menghasilkan jelaga lebih banyak daripada alkana. Hal ini terjadi karena alkena mempunyai kadar C lebih tinggi daripada alkana, sehingga pembakarannya menuntut / memerlukan lebih banyak oksigen.
Pembakaran sempurna alkena menghasilkan gas CO2 dan uap air.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 84!
b. Adisi (penambahan = penjenuhan)
o Reaksi terpenting dari alkena adalah reaksi adisi yaitu reaksi penjenuhan ikatan rangkap.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 85! (bagian atas)
c. Polimerisasi
• Adalah reaksi penggabungan molekul-molekul sederhana menjadi molekul yang besar.
• Molekul sederhana yang mengalami polimerisasi disebut monomer, sedangkan hasilnya disebut polimer.
• Polimerisasi alkena terjadi berdasarkan reaksi adisi.
• Prosesnya sebagai berikut :
a) Mula-mula ikatan rangkap terbuka, sehingga terbentuk gugus dengan 2 elektron tidak berpasangan.
b) Elektron-elektron yang tidak berpasangan tersebut kemudian membentuk ikatan antar gugus, sehingga membentuk rantai.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 85! (bagian bawah)
3) Reaksi-reaksi pada Alkuna
o Reaksi-reaksi pada alkuna mirip dengan alkena; untuk menjenuhkan ikatan rangkapnya, alkuna memerlukan pereaksi 2 kali lebih banyak dibandingkan dengan alkena.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 86!
o Reaksi-reaksi terpenting dalam alkena dan alkuna adalah reaksi adisi dengan H2, adisi dengan halogen (X2) dan adisi dengan asam halida (HX).
o Pada reaksi adisi gas HX (X = Cl, Br atau I) terhadap alkena dan alkuna berlaku aturan Markovnikov yaitu :
“ Jika atom C yang berikatan rangkap mengikat jumlah atom H yang berbeda, maka atom X akan terikat pada atom C yang sedikit mengikat atom H ”
Contoh :
“ Jika atom C yang berikatan rangkap mengikat jumlah atom H sama banyak, maka atom X akan terikat pada atom C yang mempunyai rantai C paling panjang “
Contoh :
PROTEIN TUBUH
Protein merupakan kelompok biomakromolekul yang sangat heterogen. Ketika berada di luar makhluk hidup atau sel, protein sangat tidak stabil. Untuk mempertahankan fungsi dan nya, setiap jenis protein membutuhkan kondisi tertentu ketika diekstraksi dari normal biological milieu. Protein yang diekstraksi hendaknya dihindarkan dari proteolisis atau dipertahankan aktivitas enzimatiknya. Untuk menganalisa protein yang ada di dalam sel tersebut, diperlukan prosedur fraksinasi sel yaitu :
1. memisahkan sel dari jaringannya,
2. menghancurkan membrane sel untuk mengambil kandungan sitoplasma dan organelnya serta
3. memisahkan organel¬ organel dan molekul penyusunnya.
¾ zat padat tubuh terdiri dari protein (otot, enzim, protein plasma, antibodi, hormon)
Protein merupakan rangkaian asam amino dengan ikatan peptide
Banyak protein terdiri ikatan komplek dengan fibril → protein fibrosa
Macam protein fibrosa: kolagen (tendon, kartilago, tulang); elastin (arteri); keratin (rambut, kuku); dan aktin-miosin
MACAM PROTEIN
Peptide: 2 – 10 asam amino
Polipeptide: 10 – 100 asam amino
Protein: > 100 asam amino
Antara asam amino saling berikatan dengan ikatan peptide
Glikoprotein: gabungan glukose dengan protein
Lipoprotein: gabungan lipid dan protein
ASAM AMINO
Asam amino dibedakan: asam amino esensial dan asam amino non esensial
Asam amino esensial: T2L2V HAMIF (treonin, triptofan, lisin, leusin, valin → histidin, arginin, metionin, isoleusin, fenilalanin)
Asam amino non esensial: SAGA SATGA (serin, alanin, glisin, asparadin → sistein, asam aspartat, tirosin, glutamin, asam glutamat)
TRANSPORT PROTEIN
Protein diabsorpsi di usus halus dalam bentuk asam amino → masuk darah
Dalam darah asam amino disebar keseluruh sel untuk disimpan
Didalam sel asam amino disimpan dalam bentuk protein (dengan menggunakan enzim)
Hati merupakan jaringan utama untuk menyimpan dan mengolah protein
PENGGUNAAN PROTEIN UNTUK ENERGI
Jika jumlah protein terus meningkat → protein sel dipecah jadi asam amino untuk dijadikan energi atau disimpan dalam bentuk lemak
Pemecahan protein jadi asam amino terjadi di hati dengan proses: deaminasi atau transaminasi
Deaminasi: proses pembuangan gugus amino dari asam amino
Transaminasi: proses perubahan asam amino menjadi asam keto
PEMECAHAN PROTEIN
1. Transaminasi:
alanin + alfa-ketoglutarat → piruvat + glutamate
2. Diaminasi:
asam amino + NAD+ → asam keto + NH3
NH3 → merupakan racun bagi tubuh, tetapi tidak dapat dibuang oleh ginjal → harus diubah dahulu jadi urea (di hati) → agar dapat dibuang oleh ginjal
EKSKRESI NH3
NH3 → tidak dapat diekskresi oleh ginjal
NH3 harus dirubah dulu menjadi urea oleh hati
Jika hati ada kelainan (sakit) → proses perubahan NH3 → urea terganggu → penumpukan NH3 dalam darah → uremia
NH3 bersifat racun → meracuni otak → coma
Karena hati yang rusak → disebut Koma hepatikum
PEMECAHAN PROTEIN
Deaminasi maupun transaminasi merupakan proses perubahan protein → zat yang dapat masuk kedalam siklus Krebs
Zat hasil deaminasi/transaminasi yang dapat masuk siklus Krebs adalah: alfa ketoglutarat, suksinil ko-A, fumarat, oksaloasetat, sitrat
SINGKATAN ASAM AMINO
Arg, His, Gln, Pro: Arginin, Histidin, Glutamin, Prolin
Ile, Met, Val: Isoleusin, Metionin, Valin
Tyr, Phe: Tyrosin, Phenilalanin karboksikinase
Ala, Cys, Gly, Hyp, Ser, Thr: Alanin, Cystein, Glysin, Hydroksiprolin, Serin, Threonin
Leu, Lys, Phe, Trp, Tyr: Leusin, Lysin, Phenilalanin, Triptofan, Tyrosin
SIKLUS KREBS
Proses perubahan asetil ko-A → H + CO2
Proses ini terjadi didalam mitokondria
Pengambilan asetil co-A di sitoplasma dilakukan oleh: oxalo asetat → proses pengambilan ini terus berlangsung sampai asetil co-A di sitoplasma habis
Oksaloasetat berasal dari asam piruvat
Jika asupan nutrisi kekurangan KH → kurang as. Piruvat → kurang oxaloasetat
RANTAI RESPIRASI
H → hasil utama dari siklus Krebs ditangkap oleh carrier NAD menjadi NADH
H dari NADH ditransfer ke → Flavoprotein → Quinon → sitokrom b → sitokrom c → sitokrom aa3 → terus direaksikan dengan O2 → H2O + E
Rangkaian transfer H dari satu carrier ke carrier lainya disebut Rantai respirasi
Rantai Respirasi terjadi didalam mitokondria → transfer atom H antar carrier memakai enzim Dehidrogenase → sedangkan reaksi H + O2 memakai enzim Oksidase
Urutan carrier dalam rantai respirasi adalah: NAD → Flavoprotein → Quinon → sitokrom b → sitokrom c → sitokrom aa3 → direaksikan dengan O2 → H2O + E
FOSFORILASI OKSIDATIF
Dalam proses rantai respirasi dihasilkan energi yang tinggi → energi tsb ditangkap oleh ADP untuk menambah satu gugus fosfat menjadi ATP
Fosforilasi oksidatif adalah proses pengikatan fosfor menjadi ikatan berenergi tinggi dalam proses rantai respirasi
Fosforilasi oksidatif → proses merubah ADP → ATP
KREATIN DAN KREATININ
Kreatin disintesa di hati dari: metionin, glisin dan arginin
Dalam otot rangka difosforilasi membentuk fosforilkreatin (simpanan energi)
istirahat
Kreatin + ATP ↔ Fosforilkreatin → Kreatinin
gerak urine
REFERENSI
1. Irfan Anshory Hiskia Achmad, Kimia SMU Kelas 3, Erlangga:Jakarta 2000
2. Harper, Rodwell, Mayes, 1977, Review of Physiological Chemistry
1. memisahkan sel dari jaringannya,
2. menghancurkan membrane sel untuk mengambil kandungan sitoplasma dan organelnya serta
3. memisahkan organel¬ organel dan molekul penyusunnya.
¾ zat padat tubuh terdiri dari protein (otot, enzim, protein plasma, antibodi, hormon)
Protein merupakan rangkaian asam amino dengan ikatan peptide
Banyak protein terdiri ikatan komplek dengan fibril → protein fibrosa
Macam protein fibrosa: kolagen (tendon, kartilago, tulang); elastin (arteri); keratin (rambut, kuku); dan aktin-miosin
MACAM PROTEIN
Peptide: 2 – 10 asam amino
Polipeptide: 10 – 100 asam amino
Protein: > 100 asam amino
Antara asam amino saling berikatan dengan ikatan peptide
Glikoprotein: gabungan glukose dengan protein
Lipoprotein: gabungan lipid dan protein
ASAM AMINO
Asam amino dibedakan: asam amino esensial dan asam amino non esensial
Asam amino esensial: T2L2V HAMIF (treonin, triptofan, lisin, leusin, valin → histidin, arginin, metionin, isoleusin, fenilalanin)
Asam amino non esensial: SAGA SATGA (serin, alanin, glisin, asparadin → sistein, asam aspartat, tirosin, glutamin, asam glutamat)
TRANSPORT PROTEIN
Protein diabsorpsi di usus halus dalam bentuk asam amino → masuk darah
Dalam darah asam amino disebar keseluruh sel untuk disimpan
Didalam sel asam amino disimpan dalam bentuk protein (dengan menggunakan enzim)
Hati merupakan jaringan utama untuk menyimpan dan mengolah protein
PENGGUNAAN PROTEIN UNTUK ENERGI
Jika jumlah protein terus meningkat → protein sel dipecah jadi asam amino untuk dijadikan energi atau disimpan dalam bentuk lemak
Pemecahan protein jadi asam amino terjadi di hati dengan proses: deaminasi atau transaminasi
Deaminasi: proses pembuangan gugus amino dari asam amino
Transaminasi: proses perubahan asam amino menjadi asam keto
PEMECAHAN PROTEIN
1. Transaminasi:
alanin + alfa-ketoglutarat → piruvat + glutamate
2. Diaminasi:
asam amino + NAD+ → asam keto + NH3
NH3 → merupakan racun bagi tubuh, tetapi tidak dapat dibuang oleh ginjal → harus diubah dahulu jadi urea (di hati) → agar dapat dibuang oleh ginjal
EKSKRESI NH3
NH3 → tidak dapat diekskresi oleh ginjal
NH3 harus dirubah dulu menjadi urea oleh hati
Jika hati ada kelainan (sakit) → proses perubahan NH3 → urea terganggu → penumpukan NH3 dalam darah → uremia
NH3 bersifat racun → meracuni otak → coma
Karena hati yang rusak → disebut Koma hepatikum
PEMECAHAN PROTEIN
Deaminasi maupun transaminasi merupakan proses perubahan protein → zat yang dapat masuk kedalam siklus Krebs
Zat hasil deaminasi/transaminasi yang dapat masuk siklus Krebs adalah: alfa ketoglutarat, suksinil ko-A, fumarat, oksaloasetat, sitrat
SINGKATAN ASAM AMINO
Arg, His, Gln, Pro: Arginin, Histidin, Glutamin, Prolin
Ile, Met, Val: Isoleusin, Metionin, Valin
Tyr, Phe: Tyrosin, Phenilalanin karboksikinase
Ala, Cys, Gly, Hyp, Ser, Thr: Alanin, Cystein, Glysin, Hydroksiprolin, Serin, Threonin
Leu, Lys, Phe, Trp, Tyr: Leusin, Lysin, Phenilalanin, Triptofan, Tyrosin
SIKLUS KREBS
Proses perubahan asetil ko-A → H + CO2
Proses ini terjadi didalam mitokondria
Pengambilan asetil co-A di sitoplasma dilakukan oleh: oxalo asetat → proses pengambilan ini terus berlangsung sampai asetil co-A di sitoplasma habis
Oksaloasetat berasal dari asam piruvat
Jika asupan nutrisi kekurangan KH → kurang as. Piruvat → kurang oxaloasetat
RANTAI RESPIRASI
H → hasil utama dari siklus Krebs ditangkap oleh carrier NAD menjadi NADH
H dari NADH ditransfer ke → Flavoprotein → Quinon → sitokrom b → sitokrom c → sitokrom aa3 → terus direaksikan dengan O2 → H2O + E
Rangkaian transfer H dari satu carrier ke carrier lainya disebut Rantai respirasi
Rantai Respirasi terjadi didalam mitokondria → transfer atom H antar carrier memakai enzim Dehidrogenase → sedangkan reaksi H + O2 memakai enzim Oksidase
Urutan carrier dalam rantai respirasi adalah: NAD → Flavoprotein → Quinon → sitokrom b → sitokrom c → sitokrom aa3 → direaksikan dengan O2 → H2O + E
FOSFORILASI OKSIDATIF
Dalam proses rantai respirasi dihasilkan energi yang tinggi → energi tsb ditangkap oleh ADP untuk menambah satu gugus fosfat menjadi ATP
Fosforilasi oksidatif adalah proses pengikatan fosfor menjadi ikatan berenergi tinggi dalam proses rantai respirasi
Fosforilasi oksidatif → proses merubah ADP → ATP
KREATIN DAN KREATININ
Kreatin disintesa di hati dari: metionin, glisin dan arginin
Dalam otot rangka difosforilasi membentuk fosforilkreatin (simpanan energi)
istirahat
Kreatin + ATP ↔ Fosforilkreatin → Kreatinin
gerak urine
REFERENSI
1. Irfan Anshory Hiskia Achmad, Kimia SMU Kelas 3, Erlangga:Jakarta 2000
2. Harper, Rodwell, Mayes, 1977, Review of Physiological Chemistry
BUKU PANDUAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah swt, serta hanya dengan rahmat dan
hidayahNya kami dapat menyelesaikan Modul Praktikum atau Buku Petunjuk
Praktikum Kimia Fisika ini.
Walaupun sifatnya sebagai mata ajaran pelengkap, kegiatan praktikum Kimia Fisika
merupakan bagian tak terpisahkan dari mata ajaran Kimia Fisika I dan II yang diberikan
pada semester 3 dan 4 di Program Studi Teknik Kimia, Departemen Teknik Gas dan
Petrokimia - Fakultas Teknik Universitas Indonesia (FTUI). Di samping itu juga, untuk
menjaga kesinambungan aspek-aspek teoretis dan ketrampilan praktis (termasuk
pengetahuan terhadap produk-produk alamiah) dalam pemahaman ilmu Kimia Fisika,
diperlukan suatu kegiatan praktikum dengan arah dan sistematika yang lebih jelas,
praktis namun komprehensif. Untuk memenuhi tujuan tersebut, maka dilakukan
beberapa perbaikan, penambahan ataupun pengurangan dalam penyajian Buku Petunjuk
Praktikum Kimia Fisika ini dibandingkan penyajian sebelumnya. Pada petunjuk
praktikum yang disusun ini jumlah keseluruhan percobaan yang disajikan adalah 9 mata
praktikum/percobaan.
Penyusunan Buku ini juga dapat diwujudkan atas bantuan beberapa staf dan karyawan
ataupun laboran di lingkungan Departemen Teknik Gas dan Petrokimia FTUI. Namun
demikian, kami tetap menyadari adanya beberapa kekurangan ataupun kekeliriuan
dalam penyusunan buku ini. Sehingga dengan senang hati kami dapat menerima kritik
dan saran yang berguna.
Akhirnya kami mengharapkan semoga buku ini bermanfaat bagi para pembaca.
Depok, Agustus 2003
Penyusun :
Atastina Sri Basuki
Setijo Bismo
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika iv
TATA TERTIB PRAKTIKUM
1. Semua praktikan wajib mengenakan jas praktikum yang berwarna putih selama
melaksanakan praktikum.
2. Semua praktikan wajib hadir 15 menit sebelum tes awal dimulai, dan
menandatangani daftar hadir.
3. Semua praktikan wajib menyerahkan buku Laporan Pendahuluan dan Jurnal
Praktikum (lihat bagian contoh penulisan Laporan Pendahuluan dan Jurnal)
kepada asisten. Buku tersebut dapat diminta lagi kepada asisten setelah mengikuti
tes awal.
4. Semua praktikan wajib mengikuti tes awal sebelum percobaan dilakukan sampai
asisten yang bertanggung jawab menilai bahwa yang bersangkutan pantas dan
mampu melaksanakan percobaan yang telah ditentukan. Apabila praktikan tidak
mengikuti tes awal, percobaan dinyatakan GUGUR. Tes awal berlangsung 15
menit – 30 menit.
5. Semua praktikan wajib mencatat semua hasil pengamatan dari percobaan yang
dilakukan di dalam Laporan Pendahuluan dan Jurnal Praktikum. Pada akhir
percobaan semua hasil pengamatan harus diketahui dan ditandatangani oleh asisten.
6. Laporan Praktikum (lihat bagian contoh penulisan) harus sudah diserahkan
kepada asisten satu minggu setelah praktikum, sedangkan draft laporan
pendahuluan dan jurnal praktikum diserahkan kepada asisten sebelum tes awal
dimulai, untuk disetujui asisten. Keterlambatan penyerahan akan dikenai sanksi,
yaitu tidak boleh mengikuti praktikum pada hari penyerahan Laporan Praktikum.
7. Laporan Praktikum yang belum memenuhi persayaratan harus diperbaiki,
dan diserahkan kepada asisten yang bersangkutan paling lambat seminggu setelah
dinyatakan perlu perbaikan.
8. Peminjaman alat-alat praktikum harus seijin petugas laboratorium dan
dikembalikan kepada petugas dalam keadaan yang sama. Praktikan harus
menandatangani buku peminjaman dan pengembalian alat-alat praktikum.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika v
9. Sebelum meninggalkan laboratorium, praktikan harus membersihkan meja
kerja dan alat-alat praktikum serta mengatur kembali letak bahan praktikum.
10. Penggunaan alat-alat dan pemakaian bahan kimia harus hati-hati, tidak boleh
sampai ada bahan kimia yang tercecer atau tumpah.
11. Kesalahan kerja dan atau kelalaian praktikan sehingga terjadi kerusakan alat
atau bahan yang terbuang, wajib diganti praktikan dengan alat/bahan yang
sama.
12. Bersikap sopan pada petugas laboratorium dan asisten.
13. Ketidakhadiran praktikan pada waktu yang telah dijadwalkan mendapatkan sanksi
dinyatakan GUGUR, kecuali ada alasan kuat dan atau musibah/kemalangan yang
tak terhindarkan.
14. Ketidakhadiran karena sakit, percobaannya dapat dilakukan di luar jadwal
praktikum dengan persetujuan asisten, setelah mendapat ijin dari Dosen
Koordinator Praktikum. Dispensasi perubahan jadwal karena sakit hanya
dibolehkan satu kali selama periode praktikum.
15. Ketentuan lulus praktium
• Telah mengikuti tes pendahuluan sebelum praktikum dimulai.
• Telah melaksanakan semua percobaan pada semester yang sama dan
dinyatakan lulus oleh asisten.
• Menyerahkan laporan praktikum untuk semua percobaan yang telah
dilaksanakan dan dinilai oleh asisten.
• Lulus ujian akhir praktikum.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika vi
SUSUNAN PEMBUATAN LAPORAN PRAKTIKUM
1. KULIT LUAR/SAMPUL (Cover)
2. PENULISAN LAPORAN PENDAHULUAN DAN JURNAL
LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA
SEMESTER GANJIL 2003/2004
NAMA : ..................................
NPM : ..................................
KELOMPOK : ..................................
LABORATORIUM DASAR PROSES KIMIA
DEPARTMEN TEKNIK GAS DAN PETROKIMIA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK 2003
Tanggal
PERCOBAAN 1 :
JUDUL
I. TUJUAN
II. PRINSIP KERJA
III. BAHAN DAN ALAT
IV. PROSEDUR DAN PENGAMATAN
PERC. PROSEDUR KERJA HASIL PENGAMATAN
A 1
2
3
4
B 1
2
3
4
Praktikan :
Nama/NPM : 1.......................... Tanda tangan asisten,
2..........................
( )
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika vii
3. PENULISAN LAPORAN PRAKTIKUM
Tanggal
PERCOBAAN 1
JUDUL
I. TEORI
II. PENGOLAHAN DATA
III. ANALISIS HASIL PENGAMATAN
IV. KESIMPULAN DAN SARAN
V. JAWABAN TUGAS DAN PERTANYAAN
VI. DAFTAR PUSTAKA
PRAKTIKAN :
1. ......................., NPM ............................. Tanda tangan asisten,
2. ......................., NPM ............................
3. ......................., NPM ............................ (................................)
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (1)
ADSORPSI ISOTERMIS
Percobaan
1
TUJUAN
Mengamati peristiwa adsorbsi suatu larutan pada suhu tetap oleh padatan.
TEORI
Adsorbsi adalah peristiwa penyerapan cairan pada permukaan zat penyerap
(adsorbsi). Zat yang diserap disebut adsorbat. Zat padat terdiri dari atom-atom atau
molekul-molekul yang saling tarik menarik dengan daya tarik Van Der Waals. Kalau
ditinjau molekul-molekul di dalam zat padat, maka gaya tarik menarik antara satu
molekul dengan molekul yang lain disekelilingnya adalah seimbang. Sebab gaya tarik
yang satu akan dinetralkan oleh yang lain yang letaknya simetri (atau resultantenya =
0).
Lain halnya dengan molekul-molekul yang letaknya dipermukaan, gaya tarik
kedua molekul tersebut tidak seimbang karena pada salah satu arah disekeliling molekul
tersebut tidak ada molekul lain yang menariknya. Akibatnya zat tersebut akan menarik
molekul-molekul gas aatau solute kepermukaannya. Fenomena ini disebut adsorbsi.
Adsorbsi dipengaruhi :
- Macam adsorben
- Macam zat yang diadsorbsi (Adsorbat)
- Konsentrasi masing-masing zat
- Luas permukaan
- Temperatur
- Tekanan
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (2)
Untuk adsorben dengan luas permukaan tertentu, makin tinggi konsentrasi
adsorbat makin besar zat yang dapat diserap. Proses adsorbsi berada dalam keadaan
setimbang apabila kecepatan desorbsi sama dengan kecepatan adsorbsi. Apabila salah
satu zat ditambah atau dikurangi maka akan terjadi kesetimbangan baru.
Desorbsi adalah kebalikan adsorbsi, yaitu peristiwa terlepasnya kembali
adsorbat dari permukaan adsorben. Adsorbsi isotermis adalah adsorbsi yang terjadi pada
temperatur tetap. Untuk menerangkan fenomena adsorbsi secara kuantitatif kita
mendasarkan pada teori termodinamika dari Gibbs dan Van’t Hoff.
A. Persamaan empiris dari Adsorbsi isotermis Freundlich :
Χ n = k Cn → n log C + log k = log X - log n
dimana,
X = berat zat (solut) yang teradsorbsi (gram)
m = berat adsorben (gram)
C = konsentrasi larutan setelah diadsorbsi (setelah setimbang)
k = konstanta Freundlich
n = konstanta lain
B. Persamaan teoritis dari adsorbsi Langmuir :
Nm K Nm
C
N
C = + 1
dimana,
N = mol asam yang teradsorbsi per gram karbon aktif
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (3)
C = konsentrasi akhir dari asam dalam mol/liter
K = konstanta Langmuir
Nm = jumlah mol yang diperlukan untuk membuat lapisan tunggal pada
karbon aktif.
Baik persamaan Freundlich maupun persamaan Langmuir hanya sesuai/cocok
jika zat yang diserap membentuk lapisan tunggal (monolayer) pada permukaan
adsorben. Kedua isoterm tersebut tidak cocok lagi pada tekanan yang lebih tinggi,
karena lapisan adsorbat yang terserap tidak lagi berbentuk lapisan tunggal, tetapi
menjadi lapisan multi molekuler.
Untuk kondisi ini, isoterm yang lebih sesuai dipakai adalah isoterm BET
(Brunauer Emmet and Teller). Isoterm ini dibuat atas dasar anggapan bahwa kekuatan
yang ada dipakai untuk kondensasi dan energi ikat adsorbsi multimolekuler. Kalor
adsorbsi gas pada lapisan kedua, ketiga dst dianggap sama dengan kalor pencairan gas.
Adsorbsi larutan oleh zat padat ada 3 kemungkinan :
a. Adsorbsi positif
Apabila solut relatif lebih besar teradsorbsi daripada adsorbent.
Contoh: zat warna oleh aluminium atau Chromium.
b. Adsorbsi negatif
Apabila solvent relatif lebih besar teradsorbsi daripada solute dalam larutan.
Contoh: Alkaloid dengan karbon aktif
c. Berdasarkan kondisi kita mengenal dua jenis adsorbsi
1. Adsorbsi fisika (physisorption)
Apabila adsorbsi berjalan pada temperatur rendah dan prosesnya reversibel
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (4)
jumlah asam yang hilang karena diadsorp = pengurangan konsentrasi asam
dalam larutan.
2. Adsorbsi kimia (chemisorption, activated adsorbsion)
Apabila adsorbsi berjalan pada temperatur tinggi disertai dengan reaksi kimia
yang irreversibel.
ALAT – ALAT YANG DIPAKAI
1. Kertas Saring
2. Labu erlenmeyer 7 buah
3. Cawan porselin 1 buah
4. Corong 1 buah
5. Pipet ukur 1 buah
6. Buret 1 buah
7. Statif/klem 1 buah
8. Bunsen/kaki tiga/kasa 1 buah
9. Gelas arloji 1 buah
10. Labu takar/gelas ukur 50 ml, 100 ml.
BAHAN-BAHAN YANG DIPAKAI
1. NaOH 0,1 N
2. Asam Asetat
3. Carbon aktif 6 gram
4. HCL
5. Indikator PP/MO
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (5)
PROSEDUR PERCOBAAN
Sebagai adsorben dipakai karbon aktif dan sebagai adsorbat dipakai suatu asam
(ditentukan oleh asisten, misal asam asetat).
1. Panaskan karbon dalam cawan porselin, jaga jangan sampai membara, kemudian
didinginkan dalam exicator. Masukkan dalam enam buah labu erlenmeyer
dengan berat karbon masing-masing 1 gram.
2. Buatlah larutan asam dengan konsentrasi 0,15; 0,12; 0,09; 0,06; 0,03 dan 0,015
M dengan volume masing-masing 100 ml. Larutan ini dibuat dari pengenceran
larutan 0,15 N.
3. Satu enlenmeyer yang tidak ada karbon aktifnya disi 100 ml 0,03M larutan asam
asetat, contoh ini akan dipakai sebagai kontrol.
4. Tutup semua labu tersebut dan kocoklah secara periodik selama 30 menit,
kemudian biarkan diam untuk paling sedikit 1 jam agar terjadi kesetimbangan.
5. Saringlah masing-masing larutan memakai kertas saring halus, buang 10 ml
pertama dari filtrat untuk menghindarkan kesalahan akibat adsorbsi karena
kertas saring.
6. Titrasi 25 ml larutan filtrat dengan 0,1 N NaOH baku dengan indikator PP.
Lakukan 2 kali untuk masing-masing larutan
TUGAS
1. Hitung konsentrasi akhir dari asam asetat dari masing-masing tabungnya.
2. Hitunglah jumlah mol sebelum dan sesudah adsorbsi dan hitung pula jumlah mol
yang telah teradsorbsi.
3. Hitunglah mol asam yang teradsorbsi per gram karbon aktif pada masing-masing
tabung.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (6)
4. Hitunglah jumlah mol yang diperlukan untuk membuat lapisan tunggal pada
karbon aktif (Nm).
BAHAN UNTUK UJI PENDAHULUAN:
1. Bagaimana membuat larutan 0,15 M asam asetat dari asam asetat absolut.
2. Bagaimana membuat larutan 0,12M, 0,09M, 0,06M, 0,03M, 0,015M dari larutan
0,15M asam asetat dengan volume masing-masing 100 ml.
3. Tuliskanlah rumus pH larutan yang terdiri dari campuran asam lemah dengan
basa kuat.
4. Mengapa kita pilih larutan NaOH untuk menitrasi larutan filtrat pada prosedur
no. 6 dan bukan larutan NH4OH yang basa lemah?
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (7)
DISTILASI atau PENYULINGAN
Percobaan
2
TUJUAN:
Mahasiswa/praktikan mampu memisahkan bahan-bahan kimia alami dengan
proses destilasi sederhana.
PERALATAN:
• Labu destilasi 500 ml
• Kondenser
• Labu erlenmeyer
• Termometer
• Pemanas (Heating mantle)
BAHAN:
• Daun dan batang kayu putih
• Daun dan batang kayu manis
• Daun dan batang cengkeh
• Dan lain-lain, Misalnya batang sereh ( Citronella)
PROSEDUR KERJA:
1. Timbang ± 25 gram daun-daunan atau kulit buah yang mengandung bahanbahan
kimia alami dan berkhasiat, seperti kayu-putih, cengkeh, lemon, dan lainlain
(lihat tabel 1) yang sudah dirajang halus (dengan lebar sekitar 2 – 5 mm),
kemudian masukkan ke dalam labu destilasi 500 mL dan tambahkan 250 mL air.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (8)
2. Periksa instalasi dan semua sambungan alat destilasi dengan seksama. Pastikan
tidak ada yang salah pasang dan kendur.
3. Nyalakan kerangan air untuk pendinginan kondenser dengan bukaan yang relatif
kecil sekali (± 25%).
4. Nyalakan pemanas untuk labu distilasi (± skala 9).
5. Lakukan operasi distilasi selama 30 menit (gunakan stopwatch), mulai dari
tetesan pertama.
6. Simpan hasilnya pada labu erlenmeyer dan pisahkan di tempat yang aman.
7. Timbang ± 25 gram daun-daunan + batang kering (atau campuran kulit basah
dan kering), kemudian masukkan ke dalam labu destilasi 500 mL dan tambahkan
250 ml air.
8. Ulangi seperti langkah 2 s/d 6 di atas.
TUGAS
1. Amati hasil-hasil yang didapat dari prosedur kerja di atas, dengan parameterparameter
sebagai berikut:
- Berat dan volume campuran,
- Bau atau aroma campuran,
- Fasa campuran,
- Warna cairan,
- Densitas produk (relatif terhadap air),
- Lain-lain (tanyakan pada koordinator atau asisten).
2. Carilah literatur-litratur (termasuk koran dan majalah ilmiah populer) yang
berhubungan dengan percobaan ini.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (9)
Tabel 1. Tumbuhan dan buah yang mengandung bahan-bahan kimia alami.
No. Tumbuhan Produk Minyak
1. Cengkeh (Syzygium aromaticum) Minyak cengkeh (± 85 % eugenol)
2. Kayu putih (± 500 species: Eucalyptus
critriodora, E. smithii, E. globulus, E.
robusta)
Minyak kayu putih (mayoritas: cineole,
piperitone)
3. Kulit buah jeruk lemon (Citrus limon, C.
medica)
Minyak lemon (lemon oil, mengandung: dlimonene
dan citral))
4. Kayu manis (Cinnamomum cassiavera,
Cinnamomum iners, Cinnamomum
zeylanicum)
Minyak kayu manis (mayoritas mengandung:
cinnamon, dan saffrol)
5. Nilam (Pogostemon cablin (Blanco),
Pogostemon heyneanus, Pogostemon
hortensis)
Minyak nilam (patchouli oil, mengandung
senyawaan: patchouli alcohol, patchouli
campur, eugneno, benzaldehyde,
cinnamic aldehide, cadinene)
Gambar 1. Rangkaian alat distilasi sederhana
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (10)
Gambar 2. Daun kayu putih Gambar 3. Daun kayu manis
Gambar 4. Daun nilam Gambar 5. Daun cengkeh
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (11)
PENGARUH KONSENTRASI DAN
SUHU PADA LAJU REAKSI
Percobaan
3
TUJUAN:
1. Mempelajari pengaruh perubahan konsentrasi pada laju reaksi.
2. Mempelajari pengaruh suhu pada laju reaksi
PENDAHULUAN
Percobaan ini bersifat semi kualitatif yang dapat digunakan untuk menentukan
pengaruh perubahan konsentrasi dan pengaruh suhu pada laju reaksi. Reaksi yang
diamati adalah reaksi pengendapan koloid belerang yang terbentuk apabila tiosulfat
direaksikan dengan asam. Yang diukur dalam percobaan ini adalah waktu yang
dperlukan agar koloid belerang mencapai suatu intensitas tertentu. Reaksi
pengandapan belereng dapat ditulis sebagai berikut :
2 2 ( )
2
2 3 ( ) 2 ( ) ( ) ( ) s S O − aq + H + aq → H O I + SO g + S
ALAT-ALAT YANG DIPAKAI
1. Gelas ukur
2. Stop Watch
3. Erlenmeyer
4. Thermometer
5. Bunsen, Kaki tiga dan kasa
6. Pipet Volum
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (12)
BAHAN-BAHAN YANG DIPAKAI
1. 2 2 3 Na S O
2.HCL
PROSEDUR PERCOBAAN
Bagian A
1. Tempatkan 50 ml natrium tiosulfat 0,25 M dalam gelas ukur yang mempunyai
alas rata.
2. Tempatkan gelas ukur tadi diatas sehelai kertas putih tepat diatas tanda silang
hitam yang dibuat pada kertas putih tsb, sehingga ketika dilihat dari atas melalui
larutan tiosulfat, tanda silang itu jelas terlihat.
3. Tambahkan 2 ml HCL 1 M dan tepat ketika penambahan dilakukan nyalakan
stop watch. Larutan diaduk agar pencampuaran menjadi merata, sementara
pengamatan dari atas tetap dilakukan.
4. Catat waktu yanag diperlukan sampai tanda silang hitam tidak dapat diamati dari
atas.
5. Suhu larutan diukur dan dicatat
6. Ulangi langkah-langkahdi atas dengan volume larutan tiosulfat dan volume air
yang berbeda-beda
TUGAS
1. Dalam percobaan ini 1/waktu digunakan untuk mengukur laju reaksi.
Buatlah kurva laju reaksi sebagai fungsi konsentrasi tiosulfat
2. Hitung order reaksi terhadap tiosulfat
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (13)
Bagian B
1. Masukkan 10 ml larutan Na-tiosulfat 0,5 M kedalam gelas ukur, lalu encerkan
hingga volumenya mencapai 50 ml
2. Ambil 2 ml HCL 1 M, masukkan ke dalam tabung reaksi, tempatkan gelas ukur
dan tabung reaksi tersebut pada penangas air yang suhunya ± 35oC. Biarkan
kedua larutan tersebu beberapa lama, sampai mencapai suhu kesetimbangan.
Ukur suhu dengan menggunakan termometer dan catat.
3. Tambahkan asam kedalam larutan tiosulfat, dan pada saat yang bersamaan
nyalakan stop watch. Larutan diaduk lalu tempatkan gelas ukur diatas tanda
silang hitam. Catat waktu yang dibutuhkan sampai tanda silang tidak terlihat lagi
bila dilihat dari atas.
4. Ulangi langkah diatas untuk berbagai suhu sampai 60oC (lakukan untuk 4 suhu
yang berbeda).
TUGAS
1. Laju reaksi dinyakan sebagai 1/waktu. Buat kurva laju reaksi sebagai fungsi
suhu (oC). Buat kurva log laju reaksi sebagai fungsi 1/suhu (1/oK).
2. Beri komentar mengenai bentuk kurva yang diperoleh.
PERTANYAAN
1. Faktor apa yang mempengaruhi kecepatan reaksi ?
2. Apa yang dimaksud dengan konstanta kecepatan reaksi ?
3. Peningkatan suhu tidak selalu berarti peningkatan laju reaksi.
Beri komentar anda mengenai hal ini !
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (14)
PUSTAKA
Tony Bird,”Penuntun Praktikum KIMIA FISIKA untuk Universitas”., Alihbahasa,
Kwee le Tjien, Cet.1, Jakarta : Gramedia, 1987
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (15)
SISTEM ZAT CAIR
TIGA KOMPONEN
Percobaan
4
TUJUAN:
Membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat dalam dua cairan tertentu.
TEORI
Berdasarkan hukum fasa Gibbs, jumlah terkecil variabel bebas yang diperlukan
untuk menyatakan keadaan suatu sistem dengan tepat pada kesetimbangan diungkapkan
sebagai :
F = C – P + 2
dimana,
F = jumlah derajat kebebasan
C = jumlah komponen
P = jumlah fasa
Dalam ungkapan diatas, kesetimbangan dipengaruhi oleh suhu, tekaanan dan
komposisi sistem. Jumlah derajat kebebasan untuk sistem tiga komponen pada suhu dan
tekanan tetap dapat dinyatakan sebagai :
F = 3 – P
Jika dalam sistem hanya terdapat satu fasa, maka F = 2, berarti untuk
menyatakan keadaan sistem dengan tepat perlu ditentukan konsentrasi dari dua
komponennya. Sedangkan bila dalam sistem terdapat dua fasa dalam kesetimbangan,
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (16)
maka F = 1, berarti hanya satu komponen yang harus ditentukan konsentrasinya dan
konsentrasi komponen yang lain sudah tertentu berdasarkan diagram fasa untuk sistem
tersebut. Oleh karena sistem tiga kompoen pada suhu dan tekanan tetap mempunyai
jumlah derajat kebebasan paling banyak dua, maka diagram fasa sistem ini dapat
digambarkan dalam satu bidang datar berupa suatu segitiga samasisi yang disebut
diagram terner.
Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga kompoen tergantung pada daya saling
larut antar zat cair tersebut dan suhu percobaan. Andaikan ada tiga zat cair A, B dan C.
A dan B saling larut sebagian. Penambahan zat C kedalam campuran A dan B akan
memperbesar atau memperkecil daya saling larut A dan B.
Pada percobaan ini hanya akan ditinjau sistem yang memperbesar daya saling
larut A dan B. Dalam hal ini A dan C serta B dan C saling larut sempurna. Kelarutan
cairan C dalam berbagai komposisi campuran A dan B pada suhu tetap dapat
digambarkan pada suatu diagram terner. Prinsip menggambarkan komposisi dalam
diagram terner dapat dilihat pada gambar (1) dan (2) di bawah ini.
P
C
A B y
x
z
Gambar 1
Titik A, B dan C menyatakan kompoenen murni. Titik-titik pada sisi Ab, BC
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (17)
dan Ac menyatakan fraksi dari dua komponen, sedangkan titik didalam segitiga
menyatakan fraksi dari tiga komponen. Titik P menyatakan suatu campuran dengan
fraksi dari A, B dan C masing-masing sebanyak x, y dan z.
C
A B
P
Q
25 50 75
75
50
75 25
50
25
Gambar 2
Titik X menyatakan suatu campuran dengan fraksi A = 25%, B = 25%, dan C =
50%. Titik-titik pada garis BP dan BQ menyatakan campuran dengan perbandingan
dengan jumlah A dan C yang tetap, tetapi dengan jumlah B yang berubah. Hal yang
sama berlaku bagi garis-garis yang ditarik dari salah satu sudut segitiga kesisi yang ada
dihadapannya. Daerah didalam lengkungan merupakan daerah dua fasa. Salah satu cara
untuk menentukan garis binoidal atau kurva kelarutan ini ialah dengan cara menambah
zat B ke dalam berbagai komposisi campuran A dan C. Titik-titik pada lengkungan
menggambarkan komposisi sistem pada saat terjadi perubahan dari jernih menjadi
keruh. Kekeruhan timbul karena larutan tiga komponen yang homogen pecah menjadi
dua larutan konjugat terner.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (18)
ALAT-ALAT YANG DIPAKAI
1. Labu tertutup 100 ml 5 buah
2. Erlenmeyer 250 ml 3 buah
3. Burat 50 ml 3 buah
4. Neraca
5. Thermometer
BAHAN-BAHAN YANG DIPAKAI
1. Aseton
2. Benzena
3. Kloroform
4. Etanol
5. Asam asetat glasial
6. Aquades
JALANNNYA PERCOBAAN
1. Dalam labu erlenmeyer yang bersih, kering dan tertutup, buatlah 9 macam
campuran cairan A dan C yang saling larut sempurna dengan komposisi sebagai
berikut :
Labu 1 2 3 4 5 6 7 8 9
ml A 2 4 6 8 10 12 14 16 18
ml B 18 16 14 12 10 8 6 4 2
Semua pengukuran volume dilakukan dengan buret
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (19)
2. Titrasi tiap campuran dalam labu 1 s/d 9 dengan zat B sampai tepat timbul
kekeruhan, dan catat jumlah volume zat B yang digunakan.
Lakukan titrasi dengan perlahan-lahan
3. Tentukan rapat massa masing-masing cairan murni A, B dan C
4. Catat suhu kamar sebelum dan sesudah percobaan
TUGAS
1. Lakukan percoban di atas untuk zat A, B dan C sesuai dengan tugas dari asisten.
Berdasarkan zat yang diberikan, tentukan sendiri zat mana yang memiliki sifat
A, B dan C. Beberapa kemungkinan tugas adalah sebagai berikut :
Kloroform-aseton-air, Aseton-benzena-air, Air-kloroform-asam asetat dan Airbenzena-
etanol
2. Hitung konsentrasi ketiga komponen dalam fraksi mol untuk tiap campuran
ketika terjadi perubahan jumlah fasa, dengan rumus :
xi = ni/(n1 + n2 + n3)*100%
n1 = V1 p1/M1, n2 = V2 p2/M2 = V3 p3/M3
3. Gambarkan kesembilan titik itu pada kertas grafik segi tiga dan buat kurva
binoidalnya sampai memotong sisi AB dari segitiga
PERTANYAAN
1. Dapatkah penggambaran komposisi cairan dalam diaagram terner dinyatakan
dalam persen volum ? Jelaskan !
2. Apa arti garis hubung (tie line) serta bagaimana cara menentukannya secara
eksperimental.
3. Apa pula arti titik kritik dalam diagram terner ? berapa derajat kebebasannya ?
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (20)
4. Gambarkan diagram terner untuk sistem yang mempunyai dua pasang cairan
yang saling larut sebagian, pasangan itu, misalnya A dan B serta B dan C.
PUSTAKA
A.W. Francis, Liquid-Liquid Equilibriums, Interscience Publisher, New York, 1963
Daniel et al., “Experimental Physical Chemistry”, ed VII, 1970, hal. 128-131
G.W. Caastellan, Physical Chemistry, Ed. I, 1971, hal. 247-350
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (21)
TEGANGAN PERMUKAAN
Percobaan
5
TUJUAN:
1. Menentukan tegangan permukaan cairan secara relatif dengan air sebagai
pembanding.
2. Menentukan parakhor tunggal.
TEORI:
Molekul-molekul yang berada dalam fasa cair seluruhnya akan dikelilingi oleh
molekul-molekul dengan gaya tarik-menarik yang sama kesegala arah. Sedangkan
molekul pada permukaan mengalami tarikan ke dalam rongga cairan karena gaya tarikmenarik
di dalam rongga cairan lebih besar dari pada gaya tarik-menarik oleh molekul
uap yang berada di atas permukaan cairan. Hal ini berakibat permukaan cenderung
mengkerut untuk mencapai luas yang sekecil mungkin.
Tegangan permukaan (g) didefinisikan sebagai gaya tiap satuan panjang yang
bekerja pada permukaan untuk melawan pembesaran permukaan, atau sebagai energi
persatuan luas yang diperlukan untuk memperluas permukaan sebesar satu satuan luas
pada suhu, tekanan, dan komposisi tetap.
Metode penentuan tegangan permukaan diantaranya ialah:
1. Metode kenaikan kapiler
Bila suatu pipa kapiler dimasukkan ke dalam suatu cairan yang membasahi
dinding, maka cairan akan naik ke dalam kapiler karena adanya tegangan
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (22)
permukaan. Kenaikan cairan sampai ketinggian tertentu, sehingga terjadi
keseimbangan antara gaya ke atas dan gaya ke bawah menyebabkan tinggi
permukaan cairan akan stabil.
Gaya ke atas : 2πrγ cos θ
Gaya ke bawah : πr2 h d g
Gaya ke atas sama dengan gaya ke bawah sehingga didapat persamaan untuk
tegangan permukaan yaitu:
γ = ½ r h d g (untuk θ = 0)
γ
θ
γ cos θ
d
h
2γ
dimana:
h = Tinggi permukaan cairan pada kapiler
d = Massa jenis cairan
g = Gaya gravitasi
r = Jari-jari pipa kapiler
γ = Tegangan permukaan
θ = Sudut kontak
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (23)
Percobaan ini dilakukan menggunakan zat cair yang telah diketahui tegangan
permukaannya sebagai pembanding.
2. Metode Berat Tetes
Suatu cairan yang membasahi gelas akan berupa tetesan pada ujung pipa
vertikal. Mula-mula tetesan berupa setengah bola, kemudian memanjang dan
membentuk pinggang. Pada saat akan jatuh bebas, gaya ke bawah pada tetesan
(mg) akan sama dengan gaya ke atas yang menahan tetesan (2πrγ), sehingga
menurut Hukum Tate diperoleh:
mg = 2πrγ atau γ = mg/(2πr)
dimana: m = Massa satu tetesan
g = Gaya gravitasi
r = Jari-jari pipa luar
γ = Tegangan permukaan
Berat tetesan yang jatuh bukan berat yang ideal, karena sekitar 40% dari cairan
masih tertinggal pada ujung pipa, oleh karena itu diperlukan suatu faktor
koreksi (Fd) sehingga:
Fd
r
mg .
2 (
=
π
γ
Dimana Fd merupakan faktor koreksi yang bergantung pada V/r3, jika V adalah
volume suatu tetesan. Nilai ini dapat dicari pada tabel Harkins dan Brown
(lihat pustaka). Nilai Fd untuk percobaan dapat dicari dengan menggunakan
grafik V/r3 terhadap Fd.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (24)
Parakhor
Oleh Sugden parakhor didefinisikan sebagai:
γ
=
d
P M
Dimana M adalah berat molekul zat, d adalah massa jenis zat dan γ adalah tegangan
permukaan.
Parakhor bersifat aditif dan dapat dihitung dari parakhor ekivalen unsur-unsur
pembentuknya dengan mengingat ikatan-ikatan kimia yang dimiliki senyawa tersebut.
Tabel faktor koreksi untuk berat tetes:
V/r3 Fd
2.995 0.261
2.637 0.262
2.341 0.264
2.093 0.265
1.706 0.266
1.424 0.265
1.211 0.264
1.124 0.263
1.048 0.262
A B
Peralatan dan bahan yang dipergunakan:
1. Pipa kapiler - Alkohol
2. Alat berat tetes - Aseton
3. Botol timbang - Benzen
4. Labu erlenmeyer - Toluen
5. Neraca - Larutan NaCl 0.2M
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (25)
6. Mikrometer atau Mistar ukur geser - dll.
7. Termometer
8. Piknometer.
Prosedur Percobaan:
1. Metode Kenaikan Kapiler
- Tentukan terlebih dahulu massa jenis masing-masing cairan dengan
menggunakan piknometer.
- Tabung diisi air, kemudian pipa kapiler dimasukkan ke tabung dan diberi
tekanan, sehingga air dalam kapiler naik dan kemudian tekanan dilepaskan
sehingga permukaan kapiler akan turun sampai pada ketinggian tertentu.
- Catat permukaan cairan di dalam pipa kapiler dan di luar pipa kapiler sehingga
didapat selisih tinggi permukaan tadi yang merupakan nilai h.
- Ulangi percobaan ini sampai tiga kali pengamatan kemudian diganti dengan
cairan yang akan dicari nilai tegangan permukaannya.
2. Metode Berat Tetes
- Tabung A diisi air sampai lebih tinggi sedikit dari tanda tertentu.
- Pada tabung B diisap dengan pompa sehingga ada tetes air yang melewati
kapiler, biarkan menetes sampai tanda tertentu.
- Hitunglah banyaknya tetesan mulai dari tanda sampai dibawahnya lagi.
- Ulangi percobaan ini tiga kali untuk setiap zat cair yang akan dicari nilai
tegangan permukaannya.
Tugas:
1.a. Untuk sistem 2 cairan murni yang saling larut, siapkan campuran sebanyak 50 ml
dengan komposisi 25%, 50%, dan 75% volum A.
b. Untuk sistem padat cairan yang larut sempurna, siapkan larutan dengan
konsentrasi 0.2M, 0.15M dan 0.05M.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (26)
2. Tentukan tegangan permukaan (γ), dan massa jenis zat murni dan larutan-larutan
yang dibuat.
3. Plot grafik γ terhadap komposisi larutan.
4. Untuk zat murni, tentukan faktor koreksi Fd dari perhitungan massa satu tetes (m)
dan massa jenis (d) secara grafik, yaitu grafik V/r3 terhadap nilai Fd dari tabel.
Bandingkan harga γ dari percobaan dengan harga γ dari literatur.
5. Hitung pula parakhor zat murni dan bandingkan nilai yang didapat dengan
parakhor yang dihitung dari parakhor ekivalen.
Pertanyaan:
1. Untuk sistem yang anda teliti jelaskan efek zat terlarut terhadap perubahan tegangan
permukaan pelarut murni.
2. Untuk cairan yang tak membasahi gelas, apakah peralatan yang anda pakai dapat
digunakan? Jelaskan!
3. Dengan mengingat konsep parakhor, dalam hubungan dengan penelitian ilmu kimia,
pentingkah penentuan tegangan permukaan ini?
Pustaka
1. Glasstone, S. 1946. “Textbook of Physical Chemsitry”. 2nd ed. P. 487-496.
2. Harkins and Brown. 1919. Journal Am. Chem. Soc. 41. P. 499.
3. Daniels, F. Et al. 1970. “Experimental Physical Chemistry”. 7th ed. P. 359-365.
McGraw Hill.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (27)
KENAIKAN TITIK DIDIH
Percobaan
6
TUJUAN:
Untuk menentukan berat molekul suatu zat dengan metode kenaikan titik didih.
TEORI:
Apabila zat padat yang tidak mudah menguap dilarutkan dalam pelarut, maka
tekanan uap akhirnya akan turun sehingga titik didih larutan akan naik dan titik bekunya
akan turun dibandingkan dengan pelarut murni.
Untuk larutan ideal, menurut Raoult kenaikan titik didih sebanding dengan jumlah
zat terlarut dan dapat ditunjukkan dengan hubungan:
ΔT = Kb.m atau Kb = MA WA ΔT/(1000 WB)
dimana
ΔT : Kenaikan titik didih
Kb : Tetapan kenaikan titik didih molal
m : Molalitas zat terlarut
WA : Massa pelarut (gram)
WB : Massa zat terlarut (gram)
MB : Berat molekul zat terlarut
Harga Kb dapat diketahui jika massa m zat terlarut diketahui. Jadi dari penentuan titik
didih pelarut murni, dan kenaikan titik didih larutan yang diketahui konsentrasinya,
dapat ditentukan berat molekul zat terlarut.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (28)
PERALATAN YANG DIGUNAKAN :
1. Gelas piala
2. Termometer
3. Tabung reaksi
4. Bunsen
5. Pengaduk
BAHAN-BAHAN YANG DIGUNAKAN :
1. NaCl
2. KCl
3. Zat X
PROSEDUR PERCOBAAN:
1. Keringkan alat -alat yang akan digunakan.
2. Isi gelas piala kira-kira dengan 300 ml air dan panaskan menggunakan bunsen.
3. Ukurlah titik didih pelarut murni.
4. Ukur titik didih larutan yang diketahui berat molekulnya, massa zat terlarut,
dan massa pelarut ( 3 kali ).
5. Ulangi langkah 4 untuk zat terlarut yang diberikan oleh asisten (3 kali).
TUGAS:
1. Amati betul-betul suhu pada butir 4.
2. Tentukan berat molekul zat X.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (29)
PERTANYAAN:
1. Mengapa tekanan uap larutan lebih rendah daripada tekanan uap pelarut murni?
2. Mengapa titik didih larutan lebih tinggi daripada titik didih pelarut murni?
3. Bagaimana persamaan untuk menentukan kenaikan titik didih pada teori jika
larutannya adalah larutan elektrolit (gunakan persamaan ini untuk menghitung hasil
percobaan yang menggunakan larutan elektrolit).
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (30)
VOLUM MOLAL PARSIAL
Percobaan
7
TUJUAN:
1. Menentukan volum molal parsial dengan bantuan kurva volum molal nyata (0)
untuk zat terlarut vs jumlah mol zat terlarut pada volum molal parsial tertentu.
2. Menghitung massa jenis larutan.
TEORI:
Volum molal parsial komponen I dari sistem larutan didefinisikan sebagai:
T P niJ i
ni
V Vi =
= , ,
δ
δ
Dimana V adalah volum, n adalah jumlah mol, T adalah suhu dan P adalah tekanan
sistem.
Volum larutan adalah fungsi dari suhu, tekanan, dan jumlah mol dan dapat dinyatakan
sebagai:
V = f (T, P,n1,n2,...)
atau
2 ...
2
1
1
= + + + dn +
n
dn V
n
dP V
P
dT V
T
dV V
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
Pada suhu dan tekanan tetap, dari persamaan (1) dan (3) didapat:
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (31)
dV =V1dn1+V 2dn2 + ...
Volum molal parsial akan tetap pada kondisi dimana komposisi, suhu, dan tekanan
tetap.
Integrasi persamaan (4) pada kondisi tersebut memberikan:
V = n1V1+ n2V 2 + ... + tetapan
Jika n1 = n2 maka tetapan akan sama dengan 0.
Contoh perhitungan volum molal parsial:
Misalkan akan dicari volum molal parsial zat terlarut dalam pelarut air sebanyak 1000
gram, maka:
V = n1V1+ n2V 2
1000 gram air = 55.51 mol sehingga:
V = n1V1+ n2V 2
Dimana V adalah volum seluruh larutan, n1 adalah jumlah mol air dengan volum molal
parsial V1, dan m adalah jumlah mol zat terlarut dengan volum molal parsial V2.
Jika V0 adalah volum molal air murni, dan φ adalah volum molal nyata untuk zat
terlarut, maka:
V = n1V 01+ n2φ
Diketahui pula bahwa,
a
V mM dann V
laru ρ ρ
1000 2 1 01 1000
tan
=
+
=
Dimana M2 adalah berat molekul solut, ρlarutan adalah massa jenis larutan dan ρa adalah
massa jenis air murni.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (32)
Dari persamaan (8) didapat:
−
= 1 21000 ( ) tan
tan a
a
m
M laru
laru ρ
ρ ρ
ρ
φ
−
−
= 1 2 − 1000 ( )
tan Wo We
W Wo
m
M
laru ρ
Dimana W adalah massa piknometer yang berisi larutan, We adalah massa piknometer
kosong, dan Wo adalah massa piknometer berisi air murni.
Dari definisi volum molal parsial dan persamaan (6) dan (7):
, , 1
2
2 P T N
N
V V
=
δ
δ
, , 1
2
2 P T N
N
N
= +
δ
δφ
φ
= +
m
m
δ
δφ
φ
Demikian pula untuk
= −
−
= , , 1
1
1 1 2
1
1
1
1 2 2 0 T P N
N
N V N
N N
V V N V
δ
δφ
= −
m
V m
δ
δφ
55.51
1 2
Pada umumnya untuk larutan elektrolit sederhana, volum molal parsial nyata (apparent
molal volum) adalah linear terhadap √m. Prediksi Debye-Huckel untuk larutan encer
sesuai dengan perilaku ini karena:
2 ( )
( ) 1
( ) d m
x d
dm m
d m
x
d m
d
dm
dφ φ φ
= =
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (33)
Persmaan (10 dan (12) dapat diubah menjadi:
2 ( )
2
d m
V m dφ
=φ +
= −
55,51 2 ( )
1 10
d m
V V m m d
φ
Dari persamaan (13) dapat dibuat grafik φ vs √m yang linear, sehingga didapat gradien
dφ/d(√m). Pada √m = 0, nilai φ = φ0. Selanjutnya dari kedua nilai tersebut dapat
dihitung V1 dan V2.
PERALATAN YANG DIGUNAKAN:
1. Neraca
2. Labu ukur
3. Piknometer
4. Erlenmeyer
5. Pengaduk
BAHAN:
1. Garam NaCl
2. Aquades
PROSEDUR PERCOBAAN:
1. Buat larutan NaCl 3 M sebanyak 200 ml.
2. Dengan cara pengenceran buatlah larutan dengan konsentrasi ½, ¼, 1/8, dan
1/16 dari konsentrasi semula.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (34)
3. Timbanglah massa piknometer kosong We, piknometer berisi air Wo, dan
massa piknometer yang berisi masing-masing larutan.
4. Catat suhu dalam piknometer.
TUGAS:
1. Hitung φ dari setiap harga m.
2. Buat grafik antara φ vs √m, tentukan φ0 dan gradien dφ/d(√m).
3. Hitung volum molal parsial V1 dan V2.
4. Hitung massa jenis larutan (ρlarutan ) untuk masing-masing larutan yang dibuat.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (35)
TETAPAN KESETIMBANGAN
Percobaan
8
TUJUAN:
1. Mengukur tetapan kesetimbangan.
2. Memperlihatkan bahwa tetapan kesetimbangan tidak bergantung pada
konsentrasi awal reaktan.
TEORI:
Dalam pengukuran tetapan kesetimbangan, pada praktiknya akan ditemui beberapa
kesulitan. Dalam menentukan nilai Kc suatu reaksi, pertama kali reaksi harus ditunggu
sampai ia mencapai kesetimbangan. Kemudian konsentrasi reaktan dan produk diukur,
baru nilai Kc dapat ditentukan. Akan tetapi dalam pengukuran konsentrasi reaktan atau
produk seringkali sejumlah larutan diambil untuk dianalisis. Pengambilan larutan ini
akan mempengaruhi kesetimbangan. Idealnya harus digunakan suatu metode yang tidak
melibatkan pengambilan larutan untuk dianalisis seperti metode di atas. Salah satu
metode yang tidak melibatkan pengambilan larutan dalam menentukan konsentrasi
reaktan atau produk adalah metode kalorimeter.
CH3COOH + C2H5OH ⇔ CH3COOC2H5 + H2O
Reaksi ini berlangsung sangat lambat, tetapi dapat dikatalisis oleh ion H+. Walaupun
telah dikatalisis, untuk mencapai kesetimbangan masih diperlukan waktu beberapa hari,
karena reaksinya sangat lambat. Konsentrasi reaktan atau produk dapat ditentukan
dengan titrasi yang dilakukan dengan cepat agar tidak mengganggu kesetimbangan
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (36)
secara nyata. Tetapan kesetimbangan selanjutnya dapat dihitung menggunakan
persamaan:
( )( )
( COOH)(C H OH)
Kc COOC H H O
3 2 5
3 2 5 2
CH
= CH
PERALATAN YANG DIGUNAKAN:
1. Buret
2. Erlenmeyer tertutup
3. Neraca
4. Pipet volum
BAHAN:
1. HCl 2M
2. Etanol (kandungan airnya diketahui)
3. Asam asetat
4. Indikator phenolpthalein (PP)
PROSEDUR PERCOBAAN:
• Kesetimbangan reaksi yang akan dicoba baru tercapai satu minggu kemudian,
sehingga larutan harus dibuat terlebih sekarang, dan dititrasi seminggu
kemudian.
• Pertamakali buret-buret yang tersedia diisi dengan larutan HCl, Asam asetat
glasial, dan Etanol.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (37)
• Kemudian ke dalam empat buah labu erlenmeyer tertutup dibuat larutan dengan
komposisi seperti pada tabel di bawah. Segera setelah larutan dibuat, labu
erlenmeyer tadi ditutup dengan penutupnya untuk mencegah terjadinya
penguapan. Jangan lupa memberi tanda pada setiap labu erlenmeyer.
Nomor HCl (ml) Etanol (ml) Asam asetat (ml)
1 5 1 4
2 5 2 3
3 5 3 2
4 5 4 1
• Letakkan larutan yang telah dibuat pada penangas bertermostat pada suhu ruang
selama satu minggu (dapat juga ditempatkan pada tempat yang variasi suhu
udaranya kecil).
• Setelah satu minggu (minimum 3 hari)
1. Titrasi setiap larutan secara cepat dengan 0.1M NaOH. Gunakan indikator
PP dan catat hasilnya.
2. Titrasi 5 ml HCl 2M dengan 0.1M NaOH. Gunakan indikator PP dan catat
hasilnya.
3. Catat suhu ruang atau suhu penangas.
4. Pipet 5 ml HCl 2M, Etanol, dan Asam asetat, lalu timbang dengan
menggunakan neraca analitik.
TUGAS:
1. Hitung massa jenis asam asetat, etanol, dan HCl 2M.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (38)
2. Hitung jumlah mol air pada awal pencampuran (air berasal dari larutan HCl
2M). Untuk menghitung jumlah mol air, partamakali hitung berapa mol HCl
yang terdapat dalam 5 ml HCl 2M dan kemudian hitung berat HCl yang
terdapat pada 5 ml HCl 2M. Dari berat larutan 5 ml HCl, massa air dapat
dihitung sehingga jumlah mol air juga dapat ditentukan.
3. Hitung jumlah mol asam asetat pada awal pencampuran (gunakan masa jenis
dan volum asam asetat pada awal pencampuran).
4. Hitung jumlah mol etanol pada awal pencampuran.
5. Hitung jumlah mol asam asetat pada awal kesetimbangan. Untuk
menghitungnya kurangi volume 1M NaOH yang diperlukan untuk menetralisir
campuran dengan volum 1M NaOH yang diperlukan untuk menetralisir 5 ml
HCl 2M.
6. Hitung jumlah mol etanol pada saat kesetimbangan. Perlu diingat bahwa untuk
setiap mol asam asetat yang bereaksi akan membutuhkan etanol sebanyak satu
mol.
7. Hitung konsentrasi etil asetat pada saat kesetimbangan.
8. Hitung jumlah mol air pada saat kesetimbangan.
9. Hitung konsentrasi asam asetat, etanol, etil asetat dan air pada saat
kesetimbangan (volum total adalah 10 ml)
10. Hitung tetapan kesetimbangan, Kc.
PERTANYAAN:
1. Nilai ΔH pembentukan ester adalah positip. Bila campuran dipanaskan bagaimana
pengaruh suhu ini terhadap Kc?
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (39)
2. Apakah tetapan kesetimbangan Kc bergantung pada konsentrasi awal reaktan?
Jelaskan!.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (40)
PENENTUAN BERAT MOLEKUL
SENYAWA BERDASARKAN
PENGUKURAN MASSA JENIS GAS
Percobaan
9
TUJUAN:
1. Menentukan berat molekul senyawa yang mudah menguap (volatile)
berdasarkan pengukuran massa jenis gas
2. Melatih menggunakan persamaan gas ideal.
TEORI
Persamaan gas ideal dan massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat
senyawa yang mudah menguap. Dari persamaan gas ideal didapat
P·V = n R T
atau
PV = (m/BM) RT
Dengan mengubah persamaan
P(BM) = (m/V) RT = ρRT
di mana:
BM : Berat molekul
P : Tekanan gas
V : Volume gas
T : Suhu absolut
R : Tetapan gas ideal
ρ : Massa jenis
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (41)
ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN:
1. Labu erlenmeyer 150 ml
2. Gelas piala 600 ml
3. Alumunium foil
4. Karet gelang
5. Jarum
6. Neraca
7. Desikator
8. Cairan yang mudah menguap (misal CHCl3)
PROSEDUR PERCOBAAN:
1. Ambil sebuah labu erlenmeyer berleher kecil yang bersih dan kering, tutup
labu tersebut dengan aluminium foil, lalu kencangkan tutup tadi dengan
karet gelang.
2. Timbang labu erlenmeyer yang telah ditutup tadi.
3. Masukkan sekitar 5 ml cairan yang mudah menguap ke dalam labu
erlenmeyer, kemudian tutup kembali dengan kencang sehingga kedap gas.
Lalu beri lubang kecil pada tutup aluminium foil agar udara dapat keluar.
4. Rendam labu erlenmeyer dalam penangas air bersuhu sekitar 1000C
sedemikian sehingga air sekitar 1 cm di bawah aluminium foil.
5. Biarkan labu erlenmeyer tersebut dalam penangas air sampai semua cairan
di dalamnya menguap. Catat suhu penangas air.
6. Angkat labu dari penangas, keringkan air yang terdapat pada bagian luar
labu dengan lap, lalu tempatkan labu dalam desikator untuk mendinginkan
dan mengeringkannya. Udara akan masuk kembali ke dalam labu
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (42)
erlenmeyer melalui lubang kecil dan uap cairan volatil yang terdapat dalam
labu akan mengembun kembali menjadi cairan.
7. Timbang labu erlenmeyer dengan jalan mengisinya dengan air sampai
penuh dan mengukur massa air yang terdapat dalam labu. Ukur suhu air
untuk mengetahui massa jenis air, sehingga akhirnya volum air dalam labu
yang juga merupakan volum labu erlenmeyer dapat dihitung.
8. Ukur tekanan atmosfir dengan menggunakan barometer.
Faktor koreksi:
Nilai BM hasil perhitungan akan mendekati nilai sebenarnya, tetapi masih mengandung
kesalahan. Ketika labu erlenmeyer kosong ditimbang, labu ini penuh dengan udara.
Setelah pemanasan dan pendinginan dalam desikator, tidak semua uap cairan kembali
kebentuk cairannya, sehingga akan mengurangi jumlah udara yang masuk kembali ke
dalam labu erlenmeyer. Jadi massa labu erlenmeyer dalam keadaan ini lebih kecil dari
pada massa labu erlenmeyer dalam keadaan semua uap cairan kembali kebentuk
cairannya. Oleh karena itu massa cairan X sebenarnya harus ditambahkan dengan massa
udara yang tidak dapat masuk kembali ke dalam labu erlenmeyer karena adanya uap
cairan yang tidak mengembun. Massa udara tersebut dapat dihitung dengan
menganggap bahwa tekanan parsial udara yang tidak dapat masuk sama dengan tekanan
uap cairan pada suhu kamar. Nilai ini dapat diketahui dari literatur. Sebagai contoh
untuk menghitung tekanan uap CHCl3 pada suhu tertentu dapat digunakan persamaan:
( T)
LogP
+
−
=
227.4
6.90328 1163.03
Dimana P adalah tekanan uap dalam mmHg dan T adalah suhu dalam derajat celsius.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (43)
Jadi dengan menggunakan persamaan di atas, tekanan uap CHCl3 pada berbagai suhu
dapat dihitung.
Dengan menggunakan nilai tekanan uap pada suhu kamar, bersama-sama dengan data
mengenai volum labu erlenmeyer dan berat molekul udara (28.8 gr/mol), dapat dihitung
faktor koreksi yang harus ditambahkan pada massa cairan X. Dengan memasukkan
faktor koreksi akan diperoleh nilai BM yang lebih tepat.
TUGAS:
Hitung faktor koreksi dan nilai BM dari data yang diperoleh.
PERTANYAAN:
1. Apakah yang menjadi sumber kesalahan dalam percobaan ini?
2. Dari hasil analisis penentuan berat molekul suatu cairan X yang volatile diperoleh
nilai 120 gr/mol. Hasil analisis menunjukkan bahwa unsur tersebut mengandung:
Karbon 10%, Klor 89%, dan Hidrogen 1%.
3. Tentukanlah rumus molekul senyawa ini!
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (44)
DAFTAR PUSTAKA
1. Bird, Tony. 1987. “Penuntun Praktikum Kimia Fisika untuk Universitas”. Alih
bahasa: Kwe Ie Tjien, Cet. 1. Jakarta: Gramedia.
2. Castellan, G.W. 1971. “Physical Chemistry”. 2nd ed.
3. Daniel et al. 1970. “Experimental Physical Chemistry”. 7th ed. McGraw Hill.
4. Francis, A.W. 1963. “Liquid-Liquid Equilibrium”. New York: Interscience
Publisher.
5. Glasstone, S. 1946. “Text Book of Physical Chemistry”. 2nd ed.
Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah swt, serta hanya dengan rahmat dan
hidayahNya kami dapat menyelesaikan Modul Praktikum atau Buku Petunjuk
Praktikum Kimia Fisika ini.
Walaupun sifatnya sebagai mata ajaran pelengkap, kegiatan praktikum Kimia Fisika
merupakan bagian tak terpisahkan dari mata ajaran Kimia Fisika I dan II yang diberikan
pada semester 3 dan 4 di Program Studi Teknik Kimia, Departemen Teknik Gas dan
Petrokimia - Fakultas Teknik Universitas Indonesia (FTUI). Di samping itu juga, untuk
menjaga kesinambungan aspek-aspek teoretis dan ketrampilan praktis (termasuk
pengetahuan terhadap produk-produk alamiah) dalam pemahaman ilmu Kimia Fisika,
diperlukan suatu kegiatan praktikum dengan arah dan sistematika yang lebih jelas,
praktis namun komprehensif. Untuk memenuhi tujuan tersebut, maka dilakukan
beberapa perbaikan, penambahan ataupun pengurangan dalam penyajian Buku Petunjuk
Praktikum Kimia Fisika ini dibandingkan penyajian sebelumnya. Pada petunjuk
praktikum yang disusun ini jumlah keseluruhan percobaan yang disajikan adalah 9 mata
praktikum/percobaan.
Penyusunan Buku ini juga dapat diwujudkan atas bantuan beberapa staf dan karyawan
ataupun laboran di lingkungan Departemen Teknik Gas dan Petrokimia FTUI. Namun
demikian, kami tetap menyadari adanya beberapa kekurangan ataupun kekeliriuan
dalam penyusunan buku ini. Sehingga dengan senang hati kami dapat menerima kritik
dan saran yang berguna.
Akhirnya kami mengharapkan semoga buku ini bermanfaat bagi para pembaca.
Depok, Agustus 2003
Penyusun :
Atastina Sri Basuki
Setijo Bismo
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika iv
TATA TERTIB PRAKTIKUM
1. Semua praktikan wajib mengenakan jas praktikum yang berwarna putih selama
melaksanakan praktikum.
2. Semua praktikan wajib hadir 15 menit sebelum tes awal dimulai, dan
menandatangani daftar hadir.
3. Semua praktikan wajib menyerahkan buku Laporan Pendahuluan dan Jurnal
Praktikum (lihat bagian contoh penulisan Laporan Pendahuluan dan Jurnal)
kepada asisten. Buku tersebut dapat diminta lagi kepada asisten setelah mengikuti
tes awal.
4. Semua praktikan wajib mengikuti tes awal sebelum percobaan dilakukan sampai
asisten yang bertanggung jawab menilai bahwa yang bersangkutan pantas dan
mampu melaksanakan percobaan yang telah ditentukan. Apabila praktikan tidak
mengikuti tes awal, percobaan dinyatakan GUGUR. Tes awal berlangsung 15
menit – 30 menit.
5. Semua praktikan wajib mencatat semua hasil pengamatan dari percobaan yang
dilakukan di dalam Laporan Pendahuluan dan Jurnal Praktikum. Pada akhir
percobaan semua hasil pengamatan harus diketahui dan ditandatangani oleh asisten.
6. Laporan Praktikum (lihat bagian contoh penulisan) harus sudah diserahkan
kepada asisten satu minggu setelah praktikum, sedangkan draft laporan
pendahuluan dan jurnal praktikum diserahkan kepada asisten sebelum tes awal
dimulai, untuk disetujui asisten. Keterlambatan penyerahan akan dikenai sanksi,
yaitu tidak boleh mengikuti praktikum pada hari penyerahan Laporan Praktikum.
7. Laporan Praktikum yang belum memenuhi persayaratan harus diperbaiki,
dan diserahkan kepada asisten yang bersangkutan paling lambat seminggu setelah
dinyatakan perlu perbaikan.
8. Peminjaman alat-alat praktikum harus seijin petugas laboratorium dan
dikembalikan kepada petugas dalam keadaan yang sama. Praktikan harus
menandatangani buku peminjaman dan pengembalian alat-alat praktikum.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika v
9. Sebelum meninggalkan laboratorium, praktikan harus membersihkan meja
kerja dan alat-alat praktikum serta mengatur kembali letak bahan praktikum.
10. Penggunaan alat-alat dan pemakaian bahan kimia harus hati-hati, tidak boleh
sampai ada bahan kimia yang tercecer atau tumpah.
11. Kesalahan kerja dan atau kelalaian praktikan sehingga terjadi kerusakan alat
atau bahan yang terbuang, wajib diganti praktikan dengan alat/bahan yang
sama.
12. Bersikap sopan pada petugas laboratorium dan asisten.
13. Ketidakhadiran praktikan pada waktu yang telah dijadwalkan mendapatkan sanksi
dinyatakan GUGUR, kecuali ada alasan kuat dan atau musibah/kemalangan yang
tak terhindarkan.
14. Ketidakhadiran karena sakit, percobaannya dapat dilakukan di luar jadwal
praktikum dengan persetujuan asisten, setelah mendapat ijin dari Dosen
Koordinator Praktikum. Dispensasi perubahan jadwal karena sakit hanya
dibolehkan satu kali selama periode praktikum.
15. Ketentuan lulus praktium
• Telah mengikuti tes pendahuluan sebelum praktikum dimulai.
• Telah melaksanakan semua percobaan pada semester yang sama dan
dinyatakan lulus oleh asisten.
• Menyerahkan laporan praktikum untuk semua percobaan yang telah
dilaksanakan dan dinilai oleh asisten.
• Lulus ujian akhir praktikum.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika vi
SUSUNAN PEMBUATAN LAPORAN PRAKTIKUM
1. KULIT LUAR/SAMPUL (Cover)
2. PENULISAN LAPORAN PENDAHULUAN DAN JURNAL
LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA
SEMESTER GANJIL 2003/2004
NAMA : ..................................
NPM : ..................................
KELOMPOK : ..................................
LABORATORIUM DASAR PROSES KIMIA
DEPARTMEN TEKNIK GAS DAN PETROKIMIA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK 2003
Tanggal
PERCOBAAN 1 :
JUDUL
I. TUJUAN
II. PRINSIP KERJA
III. BAHAN DAN ALAT
IV. PROSEDUR DAN PENGAMATAN
PERC. PROSEDUR KERJA HASIL PENGAMATAN
A 1
2
3
4
B 1
2
3
4
Praktikan :
Nama/NPM : 1.......................... Tanda tangan asisten,
2..........................
( )
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika vii
3. PENULISAN LAPORAN PRAKTIKUM
Tanggal
PERCOBAAN 1
JUDUL
I. TEORI
II. PENGOLAHAN DATA
III. ANALISIS HASIL PENGAMATAN
IV. KESIMPULAN DAN SARAN
V. JAWABAN TUGAS DAN PERTANYAAN
VI. DAFTAR PUSTAKA
PRAKTIKAN :
1. ......................., NPM ............................. Tanda tangan asisten,
2. ......................., NPM ............................
3. ......................., NPM ............................ (................................)
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (1)
ADSORPSI ISOTERMIS
Percobaan
1
TUJUAN
Mengamati peristiwa adsorbsi suatu larutan pada suhu tetap oleh padatan.
TEORI
Adsorbsi adalah peristiwa penyerapan cairan pada permukaan zat penyerap
(adsorbsi). Zat yang diserap disebut adsorbat. Zat padat terdiri dari atom-atom atau
molekul-molekul yang saling tarik menarik dengan daya tarik Van Der Waals. Kalau
ditinjau molekul-molekul di dalam zat padat, maka gaya tarik menarik antara satu
molekul dengan molekul yang lain disekelilingnya adalah seimbang. Sebab gaya tarik
yang satu akan dinetralkan oleh yang lain yang letaknya simetri (atau resultantenya =
0).
Lain halnya dengan molekul-molekul yang letaknya dipermukaan, gaya tarik
kedua molekul tersebut tidak seimbang karena pada salah satu arah disekeliling molekul
tersebut tidak ada molekul lain yang menariknya. Akibatnya zat tersebut akan menarik
molekul-molekul gas aatau solute kepermukaannya. Fenomena ini disebut adsorbsi.
Adsorbsi dipengaruhi :
- Macam adsorben
- Macam zat yang diadsorbsi (Adsorbat)
- Konsentrasi masing-masing zat
- Luas permukaan
- Temperatur
- Tekanan
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (2)
Untuk adsorben dengan luas permukaan tertentu, makin tinggi konsentrasi
adsorbat makin besar zat yang dapat diserap. Proses adsorbsi berada dalam keadaan
setimbang apabila kecepatan desorbsi sama dengan kecepatan adsorbsi. Apabila salah
satu zat ditambah atau dikurangi maka akan terjadi kesetimbangan baru.
Desorbsi adalah kebalikan adsorbsi, yaitu peristiwa terlepasnya kembali
adsorbat dari permukaan adsorben. Adsorbsi isotermis adalah adsorbsi yang terjadi pada
temperatur tetap. Untuk menerangkan fenomena adsorbsi secara kuantitatif kita
mendasarkan pada teori termodinamika dari Gibbs dan Van’t Hoff.
A. Persamaan empiris dari Adsorbsi isotermis Freundlich :
Χ n = k Cn → n log C + log k = log X - log n
dimana,
X = berat zat (solut) yang teradsorbsi (gram)
m = berat adsorben (gram)
C = konsentrasi larutan setelah diadsorbsi (setelah setimbang)
k = konstanta Freundlich
n = konstanta lain
B. Persamaan teoritis dari adsorbsi Langmuir :
Nm K Nm
C
N
C = + 1
dimana,
N = mol asam yang teradsorbsi per gram karbon aktif
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (3)
C = konsentrasi akhir dari asam dalam mol/liter
K = konstanta Langmuir
Nm = jumlah mol yang diperlukan untuk membuat lapisan tunggal pada
karbon aktif.
Baik persamaan Freundlich maupun persamaan Langmuir hanya sesuai/cocok
jika zat yang diserap membentuk lapisan tunggal (monolayer) pada permukaan
adsorben. Kedua isoterm tersebut tidak cocok lagi pada tekanan yang lebih tinggi,
karena lapisan adsorbat yang terserap tidak lagi berbentuk lapisan tunggal, tetapi
menjadi lapisan multi molekuler.
Untuk kondisi ini, isoterm yang lebih sesuai dipakai adalah isoterm BET
(Brunauer Emmet and Teller). Isoterm ini dibuat atas dasar anggapan bahwa kekuatan
yang ada dipakai untuk kondensasi dan energi ikat adsorbsi multimolekuler. Kalor
adsorbsi gas pada lapisan kedua, ketiga dst dianggap sama dengan kalor pencairan gas.
Adsorbsi larutan oleh zat padat ada 3 kemungkinan :
a. Adsorbsi positif
Apabila solut relatif lebih besar teradsorbsi daripada adsorbent.
Contoh: zat warna oleh aluminium atau Chromium.
b. Adsorbsi negatif
Apabila solvent relatif lebih besar teradsorbsi daripada solute dalam larutan.
Contoh: Alkaloid dengan karbon aktif
c. Berdasarkan kondisi kita mengenal dua jenis adsorbsi
1. Adsorbsi fisika (physisorption)
Apabila adsorbsi berjalan pada temperatur rendah dan prosesnya reversibel
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (4)
jumlah asam yang hilang karena diadsorp = pengurangan konsentrasi asam
dalam larutan.
2. Adsorbsi kimia (chemisorption, activated adsorbsion)
Apabila adsorbsi berjalan pada temperatur tinggi disertai dengan reaksi kimia
yang irreversibel.
ALAT – ALAT YANG DIPAKAI
1. Kertas Saring
2. Labu erlenmeyer 7 buah
3. Cawan porselin 1 buah
4. Corong 1 buah
5. Pipet ukur 1 buah
6. Buret 1 buah
7. Statif/klem 1 buah
8. Bunsen/kaki tiga/kasa 1 buah
9. Gelas arloji 1 buah
10. Labu takar/gelas ukur 50 ml, 100 ml.
BAHAN-BAHAN YANG DIPAKAI
1. NaOH 0,1 N
2. Asam Asetat
3. Carbon aktif 6 gram
4. HCL
5. Indikator PP/MO
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (5)
PROSEDUR PERCOBAAN
Sebagai adsorben dipakai karbon aktif dan sebagai adsorbat dipakai suatu asam
(ditentukan oleh asisten, misal asam asetat).
1. Panaskan karbon dalam cawan porselin, jaga jangan sampai membara, kemudian
didinginkan dalam exicator. Masukkan dalam enam buah labu erlenmeyer
dengan berat karbon masing-masing 1 gram.
2. Buatlah larutan asam dengan konsentrasi 0,15; 0,12; 0,09; 0,06; 0,03 dan 0,015
M dengan volume masing-masing 100 ml. Larutan ini dibuat dari pengenceran
larutan 0,15 N.
3. Satu enlenmeyer yang tidak ada karbon aktifnya disi 100 ml 0,03M larutan asam
asetat, contoh ini akan dipakai sebagai kontrol.
4. Tutup semua labu tersebut dan kocoklah secara periodik selama 30 menit,
kemudian biarkan diam untuk paling sedikit 1 jam agar terjadi kesetimbangan.
5. Saringlah masing-masing larutan memakai kertas saring halus, buang 10 ml
pertama dari filtrat untuk menghindarkan kesalahan akibat adsorbsi karena
kertas saring.
6. Titrasi 25 ml larutan filtrat dengan 0,1 N NaOH baku dengan indikator PP.
Lakukan 2 kali untuk masing-masing larutan
TUGAS
1. Hitung konsentrasi akhir dari asam asetat dari masing-masing tabungnya.
2. Hitunglah jumlah mol sebelum dan sesudah adsorbsi dan hitung pula jumlah mol
yang telah teradsorbsi.
3. Hitunglah mol asam yang teradsorbsi per gram karbon aktif pada masing-masing
tabung.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (6)
4. Hitunglah jumlah mol yang diperlukan untuk membuat lapisan tunggal pada
karbon aktif (Nm).
BAHAN UNTUK UJI PENDAHULUAN:
1. Bagaimana membuat larutan 0,15 M asam asetat dari asam asetat absolut.
2. Bagaimana membuat larutan 0,12M, 0,09M, 0,06M, 0,03M, 0,015M dari larutan
0,15M asam asetat dengan volume masing-masing 100 ml.
3. Tuliskanlah rumus pH larutan yang terdiri dari campuran asam lemah dengan
basa kuat.
4. Mengapa kita pilih larutan NaOH untuk menitrasi larutan filtrat pada prosedur
no. 6 dan bukan larutan NH4OH yang basa lemah?
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (7)
DISTILASI atau PENYULINGAN
Percobaan
2
TUJUAN:
Mahasiswa/praktikan mampu memisahkan bahan-bahan kimia alami dengan
proses destilasi sederhana.
PERALATAN:
• Labu destilasi 500 ml
• Kondenser
• Labu erlenmeyer
• Termometer
• Pemanas (Heating mantle)
BAHAN:
• Daun dan batang kayu putih
• Daun dan batang kayu manis
• Daun dan batang cengkeh
• Dan lain-lain, Misalnya batang sereh ( Citronella)
PROSEDUR KERJA:
1. Timbang ± 25 gram daun-daunan atau kulit buah yang mengandung bahanbahan
kimia alami dan berkhasiat, seperti kayu-putih, cengkeh, lemon, dan lainlain
(lihat tabel 1) yang sudah dirajang halus (dengan lebar sekitar 2 – 5 mm),
kemudian masukkan ke dalam labu destilasi 500 mL dan tambahkan 250 mL air.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (8)
2. Periksa instalasi dan semua sambungan alat destilasi dengan seksama. Pastikan
tidak ada yang salah pasang dan kendur.
3. Nyalakan kerangan air untuk pendinginan kondenser dengan bukaan yang relatif
kecil sekali (± 25%).
4. Nyalakan pemanas untuk labu distilasi (± skala 9).
5. Lakukan operasi distilasi selama 30 menit (gunakan stopwatch), mulai dari
tetesan pertama.
6. Simpan hasilnya pada labu erlenmeyer dan pisahkan di tempat yang aman.
7. Timbang ± 25 gram daun-daunan + batang kering (atau campuran kulit basah
dan kering), kemudian masukkan ke dalam labu destilasi 500 mL dan tambahkan
250 ml air.
8. Ulangi seperti langkah 2 s/d 6 di atas.
TUGAS
1. Amati hasil-hasil yang didapat dari prosedur kerja di atas, dengan parameterparameter
sebagai berikut:
- Berat dan volume campuran,
- Bau atau aroma campuran,
- Fasa campuran,
- Warna cairan,
- Densitas produk (relatif terhadap air),
- Lain-lain (tanyakan pada koordinator atau asisten).
2. Carilah literatur-litratur (termasuk koran dan majalah ilmiah populer) yang
berhubungan dengan percobaan ini.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (9)
Tabel 1. Tumbuhan dan buah yang mengandung bahan-bahan kimia alami.
No. Tumbuhan Produk Minyak
1. Cengkeh (Syzygium aromaticum) Minyak cengkeh (± 85 % eugenol)
2. Kayu putih (± 500 species: Eucalyptus
critriodora, E. smithii, E. globulus, E.
robusta)
Minyak kayu putih (mayoritas: cineole,
piperitone)
3. Kulit buah jeruk lemon (Citrus limon, C.
medica)
Minyak lemon (lemon oil, mengandung: dlimonene
dan citral))
4. Kayu manis (Cinnamomum cassiavera,
Cinnamomum iners, Cinnamomum
zeylanicum)
Minyak kayu manis (mayoritas mengandung:
cinnamon, dan saffrol)
5. Nilam (Pogostemon cablin (Blanco),
Pogostemon heyneanus, Pogostemon
hortensis)
Minyak nilam (patchouli oil, mengandung
senyawaan: patchouli alcohol, patchouli
campur, eugneno, benzaldehyde,
cinnamic aldehide, cadinene)
Gambar 1. Rangkaian alat distilasi sederhana
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (10)
Gambar 2. Daun kayu putih Gambar 3. Daun kayu manis
Gambar 4. Daun nilam Gambar 5. Daun cengkeh
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (11)
PENGARUH KONSENTRASI DAN
SUHU PADA LAJU REAKSI
Percobaan
3
TUJUAN:
1. Mempelajari pengaruh perubahan konsentrasi pada laju reaksi.
2. Mempelajari pengaruh suhu pada laju reaksi
PENDAHULUAN
Percobaan ini bersifat semi kualitatif yang dapat digunakan untuk menentukan
pengaruh perubahan konsentrasi dan pengaruh suhu pada laju reaksi. Reaksi yang
diamati adalah reaksi pengendapan koloid belerang yang terbentuk apabila tiosulfat
direaksikan dengan asam. Yang diukur dalam percobaan ini adalah waktu yang
dperlukan agar koloid belerang mencapai suatu intensitas tertentu. Reaksi
pengandapan belereng dapat ditulis sebagai berikut :
2 2 ( )
2
2 3 ( ) 2 ( ) ( ) ( ) s S O − aq + H + aq → H O I + SO g + S
ALAT-ALAT YANG DIPAKAI
1. Gelas ukur
2. Stop Watch
3. Erlenmeyer
4. Thermometer
5. Bunsen, Kaki tiga dan kasa
6. Pipet Volum
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (12)
BAHAN-BAHAN YANG DIPAKAI
1. 2 2 3 Na S O
2.HCL
PROSEDUR PERCOBAAN
Bagian A
1. Tempatkan 50 ml natrium tiosulfat 0,25 M dalam gelas ukur yang mempunyai
alas rata.
2. Tempatkan gelas ukur tadi diatas sehelai kertas putih tepat diatas tanda silang
hitam yang dibuat pada kertas putih tsb, sehingga ketika dilihat dari atas melalui
larutan tiosulfat, tanda silang itu jelas terlihat.
3. Tambahkan 2 ml HCL 1 M dan tepat ketika penambahan dilakukan nyalakan
stop watch. Larutan diaduk agar pencampuaran menjadi merata, sementara
pengamatan dari atas tetap dilakukan.
4. Catat waktu yanag diperlukan sampai tanda silang hitam tidak dapat diamati dari
atas.
5. Suhu larutan diukur dan dicatat
6. Ulangi langkah-langkahdi atas dengan volume larutan tiosulfat dan volume air
yang berbeda-beda
TUGAS
1. Dalam percobaan ini 1/waktu digunakan untuk mengukur laju reaksi.
Buatlah kurva laju reaksi sebagai fungsi konsentrasi tiosulfat
2. Hitung order reaksi terhadap tiosulfat
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (13)
Bagian B
1. Masukkan 10 ml larutan Na-tiosulfat 0,5 M kedalam gelas ukur, lalu encerkan
hingga volumenya mencapai 50 ml
2. Ambil 2 ml HCL 1 M, masukkan ke dalam tabung reaksi, tempatkan gelas ukur
dan tabung reaksi tersebut pada penangas air yang suhunya ± 35oC. Biarkan
kedua larutan tersebu beberapa lama, sampai mencapai suhu kesetimbangan.
Ukur suhu dengan menggunakan termometer dan catat.
3. Tambahkan asam kedalam larutan tiosulfat, dan pada saat yang bersamaan
nyalakan stop watch. Larutan diaduk lalu tempatkan gelas ukur diatas tanda
silang hitam. Catat waktu yang dibutuhkan sampai tanda silang tidak terlihat lagi
bila dilihat dari atas.
4. Ulangi langkah diatas untuk berbagai suhu sampai 60oC (lakukan untuk 4 suhu
yang berbeda).
TUGAS
1. Laju reaksi dinyakan sebagai 1/waktu. Buat kurva laju reaksi sebagai fungsi
suhu (oC). Buat kurva log laju reaksi sebagai fungsi 1/suhu (1/oK).
2. Beri komentar mengenai bentuk kurva yang diperoleh.
PERTANYAAN
1. Faktor apa yang mempengaruhi kecepatan reaksi ?
2. Apa yang dimaksud dengan konstanta kecepatan reaksi ?
3. Peningkatan suhu tidak selalu berarti peningkatan laju reaksi.
Beri komentar anda mengenai hal ini !
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (14)
PUSTAKA
Tony Bird,”Penuntun Praktikum KIMIA FISIKA untuk Universitas”., Alihbahasa,
Kwee le Tjien, Cet.1, Jakarta : Gramedia, 1987
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (15)
SISTEM ZAT CAIR
TIGA KOMPONEN
Percobaan
4
TUJUAN:
Membuat kurva kelarutan suatu cairan yang terdapat dalam dua cairan tertentu.
TEORI
Berdasarkan hukum fasa Gibbs, jumlah terkecil variabel bebas yang diperlukan
untuk menyatakan keadaan suatu sistem dengan tepat pada kesetimbangan diungkapkan
sebagai :
F = C – P + 2
dimana,
F = jumlah derajat kebebasan
C = jumlah komponen
P = jumlah fasa
Dalam ungkapan diatas, kesetimbangan dipengaruhi oleh suhu, tekaanan dan
komposisi sistem. Jumlah derajat kebebasan untuk sistem tiga komponen pada suhu dan
tekanan tetap dapat dinyatakan sebagai :
F = 3 – P
Jika dalam sistem hanya terdapat satu fasa, maka F = 2, berarti untuk
menyatakan keadaan sistem dengan tepat perlu ditentukan konsentrasi dari dua
komponennya. Sedangkan bila dalam sistem terdapat dua fasa dalam kesetimbangan,
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (16)
maka F = 1, berarti hanya satu komponen yang harus ditentukan konsentrasinya dan
konsentrasi komponen yang lain sudah tertentu berdasarkan diagram fasa untuk sistem
tersebut. Oleh karena sistem tiga kompoen pada suhu dan tekanan tetap mempunyai
jumlah derajat kebebasan paling banyak dua, maka diagram fasa sistem ini dapat
digambarkan dalam satu bidang datar berupa suatu segitiga samasisi yang disebut
diagram terner.
Jumlah fasa dalam sistem zat cair tiga kompoen tergantung pada daya saling
larut antar zat cair tersebut dan suhu percobaan. Andaikan ada tiga zat cair A, B dan C.
A dan B saling larut sebagian. Penambahan zat C kedalam campuran A dan B akan
memperbesar atau memperkecil daya saling larut A dan B.
Pada percobaan ini hanya akan ditinjau sistem yang memperbesar daya saling
larut A dan B. Dalam hal ini A dan C serta B dan C saling larut sempurna. Kelarutan
cairan C dalam berbagai komposisi campuran A dan B pada suhu tetap dapat
digambarkan pada suatu diagram terner. Prinsip menggambarkan komposisi dalam
diagram terner dapat dilihat pada gambar (1) dan (2) di bawah ini.
P
C
A B y
x
z
Gambar 1
Titik A, B dan C menyatakan kompoenen murni. Titik-titik pada sisi Ab, BC
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (17)
dan Ac menyatakan fraksi dari dua komponen, sedangkan titik didalam segitiga
menyatakan fraksi dari tiga komponen. Titik P menyatakan suatu campuran dengan
fraksi dari A, B dan C masing-masing sebanyak x, y dan z.
C
A B
P
Q
25 50 75
75
50
75 25
50
25
Gambar 2
Titik X menyatakan suatu campuran dengan fraksi A = 25%, B = 25%, dan C =
50%. Titik-titik pada garis BP dan BQ menyatakan campuran dengan perbandingan
dengan jumlah A dan C yang tetap, tetapi dengan jumlah B yang berubah. Hal yang
sama berlaku bagi garis-garis yang ditarik dari salah satu sudut segitiga kesisi yang ada
dihadapannya. Daerah didalam lengkungan merupakan daerah dua fasa. Salah satu cara
untuk menentukan garis binoidal atau kurva kelarutan ini ialah dengan cara menambah
zat B ke dalam berbagai komposisi campuran A dan C. Titik-titik pada lengkungan
menggambarkan komposisi sistem pada saat terjadi perubahan dari jernih menjadi
keruh. Kekeruhan timbul karena larutan tiga komponen yang homogen pecah menjadi
dua larutan konjugat terner.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (18)
ALAT-ALAT YANG DIPAKAI
1. Labu tertutup 100 ml 5 buah
2. Erlenmeyer 250 ml 3 buah
3. Burat 50 ml 3 buah
4. Neraca
5. Thermometer
BAHAN-BAHAN YANG DIPAKAI
1. Aseton
2. Benzena
3. Kloroform
4. Etanol
5. Asam asetat glasial
6. Aquades
JALANNNYA PERCOBAAN
1. Dalam labu erlenmeyer yang bersih, kering dan tertutup, buatlah 9 macam
campuran cairan A dan C yang saling larut sempurna dengan komposisi sebagai
berikut :
Labu 1 2 3 4 5 6 7 8 9
ml A 2 4 6 8 10 12 14 16 18
ml B 18 16 14 12 10 8 6 4 2
Semua pengukuran volume dilakukan dengan buret
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (19)
2. Titrasi tiap campuran dalam labu 1 s/d 9 dengan zat B sampai tepat timbul
kekeruhan, dan catat jumlah volume zat B yang digunakan.
Lakukan titrasi dengan perlahan-lahan
3. Tentukan rapat massa masing-masing cairan murni A, B dan C
4. Catat suhu kamar sebelum dan sesudah percobaan
TUGAS
1. Lakukan percoban di atas untuk zat A, B dan C sesuai dengan tugas dari asisten.
Berdasarkan zat yang diberikan, tentukan sendiri zat mana yang memiliki sifat
A, B dan C. Beberapa kemungkinan tugas adalah sebagai berikut :
Kloroform-aseton-air, Aseton-benzena-air, Air-kloroform-asam asetat dan Airbenzena-
etanol
2. Hitung konsentrasi ketiga komponen dalam fraksi mol untuk tiap campuran
ketika terjadi perubahan jumlah fasa, dengan rumus :
xi = ni/(n1 + n2 + n3)*100%
n1 = V1 p1/M1, n2 = V2 p2/M2 = V3 p3/M3
3. Gambarkan kesembilan titik itu pada kertas grafik segi tiga dan buat kurva
binoidalnya sampai memotong sisi AB dari segitiga
PERTANYAAN
1. Dapatkah penggambaran komposisi cairan dalam diaagram terner dinyatakan
dalam persen volum ? Jelaskan !
2. Apa arti garis hubung (tie line) serta bagaimana cara menentukannya secara
eksperimental.
3. Apa pula arti titik kritik dalam diagram terner ? berapa derajat kebebasannya ?
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (20)
4. Gambarkan diagram terner untuk sistem yang mempunyai dua pasang cairan
yang saling larut sebagian, pasangan itu, misalnya A dan B serta B dan C.
PUSTAKA
A.W. Francis, Liquid-Liquid Equilibriums, Interscience Publisher, New York, 1963
Daniel et al., “Experimental Physical Chemistry”, ed VII, 1970, hal. 128-131
G.W. Caastellan, Physical Chemistry, Ed. I, 1971, hal. 247-350
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (21)
TEGANGAN PERMUKAAN
Percobaan
5
TUJUAN:
1. Menentukan tegangan permukaan cairan secara relatif dengan air sebagai
pembanding.
2. Menentukan parakhor tunggal.
TEORI:
Molekul-molekul yang berada dalam fasa cair seluruhnya akan dikelilingi oleh
molekul-molekul dengan gaya tarik-menarik yang sama kesegala arah. Sedangkan
molekul pada permukaan mengalami tarikan ke dalam rongga cairan karena gaya tarikmenarik
di dalam rongga cairan lebih besar dari pada gaya tarik-menarik oleh molekul
uap yang berada di atas permukaan cairan. Hal ini berakibat permukaan cenderung
mengkerut untuk mencapai luas yang sekecil mungkin.
Tegangan permukaan (g) didefinisikan sebagai gaya tiap satuan panjang yang
bekerja pada permukaan untuk melawan pembesaran permukaan, atau sebagai energi
persatuan luas yang diperlukan untuk memperluas permukaan sebesar satu satuan luas
pada suhu, tekanan, dan komposisi tetap.
Metode penentuan tegangan permukaan diantaranya ialah:
1. Metode kenaikan kapiler
Bila suatu pipa kapiler dimasukkan ke dalam suatu cairan yang membasahi
dinding, maka cairan akan naik ke dalam kapiler karena adanya tegangan
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (22)
permukaan. Kenaikan cairan sampai ketinggian tertentu, sehingga terjadi
keseimbangan antara gaya ke atas dan gaya ke bawah menyebabkan tinggi
permukaan cairan akan stabil.
Gaya ke atas : 2πrγ cos θ
Gaya ke bawah : πr2 h d g
Gaya ke atas sama dengan gaya ke bawah sehingga didapat persamaan untuk
tegangan permukaan yaitu:
γ = ½ r h d g (untuk θ = 0)
γ
θ
γ cos θ
d
h
2γ
dimana:
h = Tinggi permukaan cairan pada kapiler
d = Massa jenis cairan
g = Gaya gravitasi
r = Jari-jari pipa kapiler
γ = Tegangan permukaan
θ = Sudut kontak
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (23)
Percobaan ini dilakukan menggunakan zat cair yang telah diketahui tegangan
permukaannya sebagai pembanding.
2. Metode Berat Tetes
Suatu cairan yang membasahi gelas akan berupa tetesan pada ujung pipa
vertikal. Mula-mula tetesan berupa setengah bola, kemudian memanjang dan
membentuk pinggang. Pada saat akan jatuh bebas, gaya ke bawah pada tetesan
(mg) akan sama dengan gaya ke atas yang menahan tetesan (2πrγ), sehingga
menurut Hukum Tate diperoleh:
mg = 2πrγ atau γ = mg/(2πr)
dimana: m = Massa satu tetesan
g = Gaya gravitasi
r = Jari-jari pipa luar
γ = Tegangan permukaan
Berat tetesan yang jatuh bukan berat yang ideal, karena sekitar 40% dari cairan
masih tertinggal pada ujung pipa, oleh karena itu diperlukan suatu faktor
koreksi (Fd) sehingga:
Fd
r
mg .
2 (
=
π
γ
Dimana Fd merupakan faktor koreksi yang bergantung pada V/r3, jika V adalah
volume suatu tetesan. Nilai ini dapat dicari pada tabel Harkins dan Brown
(lihat pustaka). Nilai Fd untuk percobaan dapat dicari dengan menggunakan
grafik V/r3 terhadap Fd.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (24)
Parakhor
Oleh Sugden parakhor didefinisikan sebagai:
γ
=
d
P M
Dimana M adalah berat molekul zat, d adalah massa jenis zat dan γ adalah tegangan
permukaan.
Parakhor bersifat aditif dan dapat dihitung dari parakhor ekivalen unsur-unsur
pembentuknya dengan mengingat ikatan-ikatan kimia yang dimiliki senyawa tersebut.
Tabel faktor koreksi untuk berat tetes:
V/r3 Fd
2.995 0.261
2.637 0.262
2.341 0.264
2.093 0.265
1.706 0.266
1.424 0.265
1.211 0.264
1.124 0.263
1.048 0.262
A B
Peralatan dan bahan yang dipergunakan:
1. Pipa kapiler - Alkohol
2. Alat berat tetes - Aseton
3. Botol timbang - Benzen
4. Labu erlenmeyer - Toluen
5. Neraca - Larutan NaCl 0.2M
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (25)
6. Mikrometer atau Mistar ukur geser - dll.
7. Termometer
8. Piknometer.
Prosedur Percobaan:
1. Metode Kenaikan Kapiler
- Tentukan terlebih dahulu massa jenis masing-masing cairan dengan
menggunakan piknometer.
- Tabung diisi air, kemudian pipa kapiler dimasukkan ke tabung dan diberi
tekanan, sehingga air dalam kapiler naik dan kemudian tekanan dilepaskan
sehingga permukaan kapiler akan turun sampai pada ketinggian tertentu.
- Catat permukaan cairan di dalam pipa kapiler dan di luar pipa kapiler sehingga
didapat selisih tinggi permukaan tadi yang merupakan nilai h.
- Ulangi percobaan ini sampai tiga kali pengamatan kemudian diganti dengan
cairan yang akan dicari nilai tegangan permukaannya.
2. Metode Berat Tetes
- Tabung A diisi air sampai lebih tinggi sedikit dari tanda tertentu.
- Pada tabung B diisap dengan pompa sehingga ada tetes air yang melewati
kapiler, biarkan menetes sampai tanda tertentu.
- Hitunglah banyaknya tetesan mulai dari tanda sampai dibawahnya lagi.
- Ulangi percobaan ini tiga kali untuk setiap zat cair yang akan dicari nilai
tegangan permukaannya.
Tugas:
1.a. Untuk sistem 2 cairan murni yang saling larut, siapkan campuran sebanyak 50 ml
dengan komposisi 25%, 50%, dan 75% volum A.
b. Untuk sistem padat cairan yang larut sempurna, siapkan larutan dengan
konsentrasi 0.2M, 0.15M dan 0.05M.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (26)
2. Tentukan tegangan permukaan (γ), dan massa jenis zat murni dan larutan-larutan
yang dibuat.
3. Plot grafik γ terhadap komposisi larutan.
4. Untuk zat murni, tentukan faktor koreksi Fd dari perhitungan massa satu tetes (m)
dan massa jenis (d) secara grafik, yaitu grafik V/r3 terhadap nilai Fd dari tabel.
Bandingkan harga γ dari percobaan dengan harga γ dari literatur.
5. Hitung pula parakhor zat murni dan bandingkan nilai yang didapat dengan
parakhor yang dihitung dari parakhor ekivalen.
Pertanyaan:
1. Untuk sistem yang anda teliti jelaskan efek zat terlarut terhadap perubahan tegangan
permukaan pelarut murni.
2. Untuk cairan yang tak membasahi gelas, apakah peralatan yang anda pakai dapat
digunakan? Jelaskan!
3. Dengan mengingat konsep parakhor, dalam hubungan dengan penelitian ilmu kimia,
pentingkah penentuan tegangan permukaan ini?
Pustaka
1. Glasstone, S. 1946. “Textbook of Physical Chemsitry”. 2nd ed. P. 487-496.
2. Harkins and Brown. 1919. Journal Am. Chem. Soc. 41. P. 499.
3. Daniels, F. Et al. 1970. “Experimental Physical Chemistry”. 7th ed. P. 359-365.
McGraw Hill.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (27)
KENAIKAN TITIK DIDIH
Percobaan
6
TUJUAN:
Untuk menentukan berat molekul suatu zat dengan metode kenaikan titik didih.
TEORI:
Apabila zat padat yang tidak mudah menguap dilarutkan dalam pelarut, maka
tekanan uap akhirnya akan turun sehingga titik didih larutan akan naik dan titik bekunya
akan turun dibandingkan dengan pelarut murni.
Untuk larutan ideal, menurut Raoult kenaikan titik didih sebanding dengan jumlah
zat terlarut dan dapat ditunjukkan dengan hubungan:
ΔT = Kb.m atau Kb = MA WA ΔT/(1000 WB)
dimana
ΔT : Kenaikan titik didih
Kb : Tetapan kenaikan titik didih molal
m : Molalitas zat terlarut
WA : Massa pelarut (gram)
WB : Massa zat terlarut (gram)
MB : Berat molekul zat terlarut
Harga Kb dapat diketahui jika massa m zat terlarut diketahui. Jadi dari penentuan titik
didih pelarut murni, dan kenaikan titik didih larutan yang diketahui konsentrasinya,
dapat ditentukan berat molekul zat terlarut.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (28)
PERALATAN YANG DIGUNAKAN :
1. Gelas piala
2. Termometer
3. Tabung reaksi
4. Bunsen
5. Pengaduk
BAHAN-BAHAN YANG DIGUNAKAN :
1. NaCl
2. KCl
3. Zat X
PROSEDUR PERCOBAAN:
1. Keringkan alat -alat yang akan digunakan.
2. Isi gelas piala kira-kira dengan 300 ml air dan panaskan menggunakan bunsen.
3. Ukurlah titik didih pelarut murni.
4. Ukur titik didih larutan yang diketahui berat molekulnya, massa zat terlarut,
dan massa pelarut ( 3 kali ).
5. Ulangi langkah 4 untuk zat terlarut yang diberikan oleh asisten (3 kali).
TUGAS:
1. Amati betul-betul suhu pada butir 4.
2. Tentukan berat molekul zat X.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (29)
PERTANYAAN:
1. Mengapa tekanan uap larutan lebih rendah daripada tekanan uap pelarut murni?
2. Mengapa titik didih larutan lebih tinggi daripada titik didih pelarut murni?
3. Bagaimana persamaan untuk menentukan kenaikan titik didih pada teori jika
larutannya adalah larutan elektrolit (gunakan persamaan ini untuk menghitung hasil
percobaan yang menggunakan larutan elektrolit).
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (30)
VOLUM MOLAL PARSIAL
Percobaan
7
TUJUAN:
1. Menentukan volum molal parsial dengan bantuan kurva volum molal nyata (0)
untuk zat terlarut vs jumlah mol zat terlarut pada volum molal parsial tertentu.
2. Menghitung massa jenis larutan.
TEORI:
Volum molal parsial komponen I dari sistem larutan didefinisikan sebagai:
T P niJ i
ni
V Vi =
= , ,
δ
δ
Dimana V adalah volum, n adalah jumlah mol, T adalah suhu dan P adalah tekanan
sistem.
Volum larutan adalah fungsi dari suhu, tekanan, dan jumlah mol dan dapat dinyatakan
sebagai:
V = f (T, P,n1,n2,...)
atau
2 ...
2
1
1
= + + + dn +
n
dn V
n
dP V
P
dT V
T
dV V
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
Pada suhu dan tekanan tetap, dari persamaan (1) dan (3) didapat:
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (31)
dV =V1dn1+V 2dn2 + ...
Volum molal parsial akan tetap pada kondisi dimana komposisi, suhu, dan tekanan
tetap.
Integrasi persamaan (4) pada kondisi tersebut memberikan:
V = n1V1+ n2V 2 + ... + tetapan
Jika n1 = n2 maka tetapan akan sama dengan 0.
Contoh perhitungan volum molal parsial:
Misalkan akan dicari volum molal parsial zat terlarut dalam pelarut air sebanyak 1000
gram, maka:
V = n1V1+ n2V 2
1000 gram air = 55.51 mol sehingga:
V = n1V1+ n2V 2
Dimana V adalah volum seluruh larutan, n1 adalah jumlah mol air dengan volum molal
parsial V1, dan m adalah jumlah mol zat terlarut dengan volum molal parsial V2.
Jika V0 adalah volum molal air murni, dan φ adalah volum molal nyata untuk zat
terlarut, maka:
V = n1V 01+ n2φ
Diketahui pula bahwa,
a
V mM dann V
laru ρ ρ
1000 2 1 01 1000
tan
=
+
=
Dimana M2 adalah berat molekul solut, ρlarutan adalah massa jenis larutan dan ρa adalah
massa jenis air murni.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (32)
Dari persamaan (8) didapat:
−
= 1 21000 ( ) tan
tan a
a
m
M laru
laru ρ
ρ ρ
ρ
φ
−
−
= 1 2 − 1000 ( )
tan Wo We
W Wo
m
M
laru ρ
Dimana W adalah massa piknometer yang berisi larutan, We adalah massa piknometer
kosong, dan Wo adalah massa piknometer berisi air murni.
Dari definisi volum molal parsial dan persamaan (6) dan (7):
, , 1
2
2 P T N
N
V V
=
δ
δ
, , 1
2
2 P T N
N
N
= +
δ
δφ
φ
= +
m
m
δ
δφ
φ
Demikian pula untuk
= −
−
= , , 1
1
1 1 2
1
1
1
1 2 2 0 T P N
N
N V N
N N
V V N V
δ
δφ
= −
m
V m
δ
δφ
55.51
1 2
Pada umumnya untuk larutan elektrolit sederhana, volum molal parsial nyata (apparent
molal volum) adalah linear terhadap √m. Prediksi Debye-Huckel untuk larutan encer
sesuai dengan perilaku ini karena:
2 ( )
( ) 1
( ) d m
x d
dm m
d m
x
d m
d
dm
dφ φ φ
= =
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (33)
Persmaan (10 dan (12) dapat diubah menjadi:
2 ( )
2
d m
V m dφ
=φ +
= −
55,51 2 ( )
1 10
d m
V V m m d
φ
Dari persamaan (13) dapat dibuat grafik φ vs √m yang linear, sehingga didapat gradien
dφ/d(√m). Pada √m = 0, nilai φ = φ0. Selanjutnya dari kedua nilai tersebut dapat
dihitung V1 dan V2.
PERALATAN YANG DIGUNAKAN:
1. Neraca
2. Labu ukur
3. Piknometer
4. Erlenmeyer
5. Pengaduk
BAHAN:
1. Garam NaCl
2. Aquades
PROSEDUR PERCOBAAN:
1. Buat larutan NaCl 3 M sebanyak 200 ml.
2. Dengan cara pengenceran buatlah larutan dengan konsentrasi ½, ¼, 1/8, dan
1/16 dari konsentrasi semula.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (34)
3. Timbanglah massa piknometer kosong We, piknometer berisi air Wo, dan
massa piknometer yang berisi masing-masing larutan.
4. Catat suhu dalam piknometer.
TUGAS:
1. Hitung φ dari setiap harga m.
2. Buat grafik antara φ vs √m, tentukan φ0 dan gradien dφ/d(√m).
3. Hitung volum molal parsial V1 dan V2.
4. Hitung massa jenis larutan (ρlarutan ) untuk masing-masing larutan yang dibuat.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (35)
TETAPAN KESETIMBANGAN
Percobaan
8
TUJUAN:
1. Mengukur tetapan kesetimbangan.
2. Memperlihatkan bahwa tetapan kesetimbangan tidak bergantung pada
konsentrasi awal reaktan.
TEORI:
Dalam pengukuran tetapan kesetimbangan, pada praktiknya akan ditemui beberapa
kesulitan. Dalam menentukan nilai Kc suatu reaksi, pertama kali reaksi harus ditunggu
sampai ia mencapai kesetimbangan. Kemudian konsentrasi reaktan dan produk diukur,
baru nilai Kc dapat ditentukan. Akan tetapi dalam pengukuran konsentrasi reaktan atau
produk seringkali sejumlah larutan diambil untuk dianalisis. Pengambilan larutan ini
akan mempengaruhi kesetimbangan. Idealnya harus digunakan suatu metode yang tidak
melibatkan pengambilan larutan untuk dianalisis seperti metode di atas. Salah satu
metode yang tidak melibatkan pengambilan larutan dalam menentukan konsentrasi
reaktan atau produk adalah metode kalorimeter.
CH3COOH + C2H5OH ⇔ CH3COOC2H5 + H2O
Reaksi ini berlangsung sangat lambat, tetapi dapat dikatalisis oleh ion H+. Walaupun
telah dikatalisis, untuk mencapai kesetimbangan masih diperlukan waktu beberapa hari,
karena reaksinya sangat lambat. Konsentrasi reaktan atau produk dapat ditentukan
dengan titrasi yang dilakukan dengan cepat agar tidak mengganggu kesetimbangan
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (36)
secara nyata. Tetapan kesetimbangan selanjutnya dapat dihitung menggunakan
persamaan:
( )( )
( COOH)(C H OH)
Kc COOC H H O
3 2 5
3 2 5 2
CH
= CH
PERALATAN YANG DIGUNAKAN:
1. Buret
2. Erlenmeyer tertutup
3. Neraca
4. Pipet volum
BAHAN:
1. HCl 2M
2. Etanol (kandungan airnya diketahui)
3. Asam asetat
4. Indikator phenolpthalein (PP)
PROSEDUR PERCOBAAN:
• Kesetimbangan reaksi yang akan dicoba baru tercapai satu minggu kemudian,
sehingga larutan harus dibuat terlebih sekarang, dan dititrasi seminggu
kemudian.
• Pertamakali buret-buret yang tersedia diisi dengan larutan HCl, Asam asetat
glasial, dan Etanol.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (37)
• Kemudian ke dalam empat buah labu erlenmeyer tertutup dibuat larutan dengan
komposisi seperti pada tabel di bawah. Segera setelah larutan dibuat, labu
erlenmeyer tadi ditutup dengan penutupnya untuk mencegah terjadinya
penguapan. Jangan lupa memberi tanda pada setiap labu erlenmeyer.
Nomor HCl (ml) Etanol (ml) Asam asetat (ml)
1 5 1 4
2 5 2 3
3 5 3 2
4 5 4 1
• Letakkan larutan yang telah dibuat pada penangas bertermostat pada suhu ruang
selama satu minggu (dapat juga ditempatkan pada tempat yang variasi suhu
udaranya kecil).
• Setelah satu minggu (minimum 3 hari)
1. Titrasi setiap larutan secara cepat dengan 0.1M NaOH. Gunakan indikator
PP dan catat hasilnya.
2. Titrasi 5 ml HCl 2M dengan 0.1M NaOH. Gunakan indikator PP dan catat
hasilnya.
3. Catat suhu ruang atau suhu penangas.
4. Pipet 5 ml HCl 2M, Etanol, dan Asam asetat, lalu timbang dengan
menggunakan neraca analitik.
TUGAS:
1. Hitung massa jenis asam asetat, etanol, dan HCl 2M.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (38)
2. Hitung jumlah mol air pada awal pencampuran (air berasal dari larutan HCl
2M). Untuk menghitung jumlah mol air, partamakali hitung berapa mol HCl
yang terdapat dalam 5 ml HCl 2M dan kemudian hitung berat HCl yang
terdapat pada 5 ml HCl 2M. Dari berat larutan 5 ml HCl, massa air dapat
dihitung sehingga jumlah mol air juga dapat ditentukan.
3. Hitung jumlah mol asam asetat pada awal pencampuran (gunakan masa jenis
dan volum asam asetat pada awal pencampuran).
4. Hitung jumlah mol etanol pada awal pencampuran.
5. Hitung jumlah mol asam asetat pada awal kesetimbangan. Untuk
menghitungnya kurangi volume 1M NaOH yang diperlukan untuk menetralisir
campuran dengan volum 1M NaOH yang diperlukan untuk menetralisir 5 ml
HCl 2M.
6. Hitung jumlah mol etanol pada saat kesetimbangan. Perlu diingat bahwa untuk
setiap mol asam asetat yang bereaksi akan membutuhkan etanol sebanyak satu
mol.
7. Hitung konsentrasi etil asetat pada saat kesetimbangan.
8. Hitung jumlah mol air pada saat kesetimbangan.
9. Hitung konsentrasi asam asetat, etanol, etil asetat dan air pada saat
kesetimbangan (volum total adalah 10 ml)
10. Hitung tetapan kesetimbangan, Kc.
PERTANYAAN:
1. Nilai ΔH pembentukan ester adalah positip. Bila campuran dipanaskan bagaimana
pengaruh suhu ini terhadap Kc?
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (39)
2. Apakah tetapan kesetimbangan Kc bergantung pada konsentrasi awal reaktan?
Jelaskan!.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (40)
PENENTUAN BERAT MOLEKUL
SENYAWA BERDASARKAN
PENGUKURAN MASSA JENIS GAS
Percobaan
9
TUJUAN:
1. Menentukan berat molekul senyawa yang mudah menguap (volatile)
berdasarkan pengukuran massa jenis gas
2. Melatih menggunakan persamaan gas ideal.
TEORI
Persamaan gas ideal dan massa jenis gas dapat digunakan untuk menentukan berat
senyawa yang mudah menguap. Dari persamaan gas ideal didapat
P·V = n R T
atau
PV = (m/BM) RT
Dengan mengubah persamaan
P(BM) = (m/V) RT = ρRT
di mana:
BM : Berat molekul
P : Tekanan gas
V : Volume gas
T : Suhu absolut
R : Tetapan gas ideal
ρ : Massa jenis
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (41)
ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN:
1. Labu erlenmeyer 150 ml
2. Gelas piala 600 ml
3. Alumunium foil
4. Karet gelang
5. Jarum
6. Neraca
7. Desikator
8. Cairan yang mudah menguap (misal CHCl3)
PROSEDUR PERCOBAAN:
1. Ambil sebuah labu erlenmeyer berleher kecil yang bersih dan kering, tutup
labu tersebut dengan aluminium foil, lalu kencangkan tutup tadi dengan
karet gelang.
2. Timbang labu erlenmeyer yang telah ditutup tadi.
3. Masukkan sekitar 5 ml cairan yang mudah menguap ke dalam labu
erlenmeyer, kemudian tutup kembali dengan kencang sehingga kedap gas.
Lalu beri lubang kecil pada tutup aluminium foil agar udara dapat keluar.
4. Rendam labu erlenmeyer dalam penangas air bersuhu sekitar 1000C
sedemikian sehingga air sekitar 1 cm di bawah aluminium foil.
5. Biarkan labu erlenmeyer tersebut dalam penangas air sampai semua cairan
di dalamnya menguap. Catat suhu penangas air.
6. Angkat labu dari penangas, keringkan air yang terdapat pada bagian luar
labu dengan lap, lalu tempatkan labu dalam desikator untuk mendinginkan
dan mengeringkannya. Udara akan masuk kembali ke dalam labu
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (42)
erlenmeyer melalui lubang kecil dan uap cairan volatil yang terdapat dalam
labu akan mengembun kembali menjadi cairan.
7. Timbang labu erlenmeyer dengan jalan mengisinya dengan air sampai
penuh dan mengukur massa air yang terdapat dalam labu. Ukur suhu air
untuk mengetahui massa jenis air, sehingga akhirnya volum air dalam labu
yang juga merupakan volum labu erlenmeyer dapat dihitung.
8. Ukur tekanan atmosfir dengan menggunakan barometer.
Faktor koreksi:
Nilai BM hasil perhitungan akan mendekati nilai sebenarnya, tetapi masih mengandung
kesalahan. Ketika labu erlenmeyer kosong ditimbang, labu ini penuh dengan udara.
Setelah pemanasan dan pendinginan dalam desikator, tidak semua uap cairan kembali
kebentuk cairannya, sehingga akan mengurangi jumlah udara yang masuk kembali ke
dalam labu erlenmeyer. Jadi massa labu erlenmeyer dalam keadaan ini lebih kecil dari
pada massa labu erlenmeyer dalam keadaan semua uap cairan kembali kebentuk
cairannya. Oleh karena itu massa cairan X sebenarnya harus ditambahkan dengan massa
udara yang tidak dapat masuk kembali ke dalam labu erlenmeyer karena adanya uap
cairan yang tidak mengembun. Massa udara tersebut dapat dihitung dengan
menganggap bahwa tekanan parsial udara yang tidak dapat masuk sama dengan tekanan
uap cairan pada suhu kamar. Nilai ini dapat diketahui dari literatur. Sebagai contoh
untuk menghitung tekanan uap CHCl3 pada suhu tertentu dapat digunakan persamaan:
( T)
LogP
+
−
=
227.4
6.90328 1163.03
Dimana P adalah tekanan uap dalam mmHg dan T adalah suhu dalam derajat celsius.
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (43)
Jadi dengan menggunakan persamaan di atas, tekanan uap CHCl3 pada berbagai suhu
dapat dihitung.
Dengan menggunakan nilai tekanan uap pada suhu kamar, bersama-sama dengan data
mengenai volum labu erlenmeyer dan berat molekul udara (28.8 gr/mol), dapat dihitung
faktor koreksi yang harus ditambahkan pada massa cairan X. Dengan memasukkan
faktor koreksi akan diperoleh nilai BM yang lebih tepat.
TUGAS:
Hitung faktor koreksi dan nilai BM dari data yang diperoleh.
PERTANYAAN:
1. Apakah yang menjadi sumber kesalahan dalam percobaan ini?
2. Dari hasil analisis penentuan berat molekul suatu cairan X yang volatile diperoleh
nilai 120 gr/mol. Hasil analisis menunjukkan bahwa unsur tersebut mengandung:
Karbon 10%, Klor 89%, dan Hidrogen 1%.
3. Tentukanlah rumus molekul senyawa ini!
Laboratorium Dasar Proses Kimia -–TGP FTUI: Buku Petunjuk Praktikum Kimia Fisika (44)
DAFTAR PUSTAKA
1. Bird, Tony. 1987. “Penuntun Praktikum Kimia Fisika untuk Universitas”. Alih
bahasa: Kwe Ie Tjien, Cet. 1. Jakarta: Gramedia.
2. Castellan, G.W. 1971. “Physical Chemistry”. 2nd ed.
3. Daniel et al. 1970. “Experimental Physical Chemistry”. 7th ed. McGraw Hill.
4. Francis, A.W. 1963. “Liquid-Liquid Equilibrium”. New York: Interscience
Publisher.
5. Glasstone, S. 1946. “Text Book of Physical Chemistry”. 2nd ed.
Langganan:
Postingan (Atom)