UJIAN TENGAH SEMESTER III KIMIA ANALISIS 2006/2007HARI:Senin, 18 Desember 2006; JAM : 11.00-12.30 (90 MENIT)Pengajar : Elsa Krisanti Mulia, Ph.D, Ir. Dianursanti, MT dan Dr. Heri H., MengSifat Ujian : OPEN BOOKSoal no. 1 (bobot 50%)A. Suatu senyawa aromatik dianalisis menggunakan teknik spektroskopi. Hasil spektroskopi massa diketahui bahwa rumus molekul senyawa tersebut adalah C8H8O. Hasil dari spektrum infra merah menunjukkan bahwa senyawa tersebut adalah senyawa aromatik yang tidak memiliki gugus OH, memiliki gugus karbonil (C=O) dan aldehid C(=O)-H. Spektrum NMR dari senyawa tersebut adalah seperti berikut ini. Perbandingan luas kelompok puncak dari kiri ke kanan adalah 1:4:3.

Tentukan struktur molekul yang tepat beserta argumentasinya.

B. Apa kelebihan dan kelemahan spektroskopi NMR dibandingkan dengan spektroskopi IR dan spektroskopi massa.

Soal no. 2 (bobot 50%)Bila dalam suatu percobaan anda menggunakan gas chromatograph untuk menguji kandungan senyawa hidrokarbon terkhlorinasi dalam air minum yang tercemar.Sampel standar anda terdiri dari campuran hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene. Sampel diinjeksikan pada gas chromatograph (GC) yang dilengkai dengan electron capture detector (EC). Data berupa luas area puncak akan digunakan sebagai kuantitas senyawa yang terdeteksi, yang juga terdapat dalam sampel.Spesifikasi GC yang digunakan : Flow rate : 50 mL/min; use Argon or helium carrier gas Filament current : 180mA. Column temperature : 90 degrees C. Column packing : 10% DC-200 on Chromosorb P Column size:25 m, 0.25 mm ID, 0.25 mm film thickness Attenuation : 7 Sample size: 5 microliters Suggested column : DC-200, 10% or Carbowax 20M, 10% on 60-80 mesh Chromosorb P

Hasil yang diperoleh : Dari 5 L larutan standar hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene masing-masing menunjukkan puncak pada 3.4 dan 7.8 menit Sebanyak 5L dari campuran sampel standar menghasilkan data sbb:

#Hexachlorobenzene (mL)Pentachlorobenzene (mL)Luas area puncak hexachlorobenzene (Unit luas)

10.11.9125.5

20.21.8251.0

30.31.7376.5

40.41.6502.5

50.51.5627.5

Dengan cara yang sama seperti sampel standar, dari hasil injeksi 5 L sampel air minum diperoleh puncak pada 3.4 menit dengan luas puncak senilai 309.56 unit luas Pada salah satu campuran standar hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene yang digunakan menunjukkan data sbb: lebar dasar puncak pada hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene berturut-turut adalah 2.45 menit dan 3.85 menit.

Bagaimana anda menentukan :1. konsentrasi senyawa hexachlorobenzene dalam sampel air minum2. Resolusi kolom (Rs) [tanpa satuan]3. Jumlah piringan rata-rata (N rata-rata)4. tinggi piringan (H) dalam m5. panjang kolom pada resolusi kolom yang optimal untuk pemisahan puncak (resolusi terbaik)6. waktu elusi yang diperlukan untuk mengelusi semua senyawa hidrokarbon terkhlorinasi pada nilai resolusi terbaik di atas.7. Apa yang terjadi pada efisiensi kolom bila hal berikut terjadi :a. meningkatkan laju alir fasa gerakb. mengurangi ukuran partikel isi kolom

Jawaban1. A. Rumus molekul C8H8O dari spektroskopi massa.Senyawa tersebut adalah senyawa aromatik yang tidak memiliki gugus OH, memiliki gugus karbonil (C=O) dan aldehid C(=O)-H, data tersebut diperoleh dari spektrum IR.Perbandingan luas kelompok puncak dari kiri ke kanan 1:4:3

Dari spektrum NMR a singlet diperoleh R CO- H(=9,4-10,4 ppm)Dari spektrum NMR b kwartet diperoleh Ar-H (= 6,0-8,0 ppm)Dari spektrum NMR c singlet diperoleh Ar-CH3(=2,2-2,5 ppm)

a: 1 singlet : tidak dipengaruhi oleh proton tetangga manapun karena tidak ada yang berdekatan (sebuah proton yang tak memiliki proton tetangga).b:4 kwartet : memiliki 3 proton tetangga dari lingkungan C.c:3 singlet : tidak dipengaruhi oleh proton tetangga manapun karena tidak ada yang berdekatan. Jadi, senyawa yang mungkin adalah :

Karena senyawa tersebut cocok dengan rumus molekulnya (C8H8O) yang diperoleh dari MS, karena senyawa tersebut cocok dengan data yang diperoleh dari spektrum IR dan sesuai dengan data yang diperoleh dari pembacaan spektrum NMR.B. Kelebihan NMR dibanding IR dan MS: Spektroskopi NMR dapat mempelajari struktur molekul dari suatu senyawa, sedangkan spektroskopi IR hanya dapat mengetahui gugus fungsionalnya, untuk spektroskopi massa kita hanya dapat mengetahui data bobot molekul & perumusan tentang tatanan gugus spesifik dalam molekul.

Pada spektroskopi NMR kita dapat mengetahui jumlah, sifat dan lingkungan hidrogen dalam molekul. Pada spektroskopi NMR juga dapat mempelajari proses dinamik & laju proses mempelajari reaksi balik yang tidak dapat diikuti dengan metode kinetika klasik. Pada spektrum NMR suatu senyawa dapat dibuat secara langsung dari senyawa bentuk cairan murni. Kekurangan NMR dibandingkan IR dan MS: Pada spektroskopi NMR dipengaruhi suhu karena sawar rotasi sekitar ikatan karbonil nitrogen yang memiliki karakter sebagai ikatan rangkap dua. Untuk melakukan spektroskopi NMR/ didukung data-data dari spektroskopi IR dan spektroskopi massa sehingga sebelum melakukan spektroskopi NMR dilakukan spektroskopi IR dan spektroskopi massa.

Spektrum NMR hanya dapat digunakan untuk menentukan struktur senyawa yang telah diketahui.

2.a. Diket :VolumeHexacholorobenzene (ml)VolumePentachlorobenzene (ml)Luas PuncakHexachlorobenzene (unit luas)

0.11.9125.5

0.21.8251.0

0.31.7376.5

0.41.6502.5

0.51.5627.5

Dibuat kurva kalibrasi antara % volume antara hexachlorobenzene dengan luas puncak.% volume hexachlorobeneneLuas Puncak

5125.5

10251.0

15376.5

20502.5

25627.5

Untuk mengetahui kandungan senyawa hexachlorobenzene dalam sampel yang mempunyai puncak 3,4 menit dengan luas 309,56 unit luas, maka :y= 25,1 x309,56=25,1 xx=12,33Sehingga diperoleh untuk kandungan senyawa hexachlorobenzene dalam sampel adalah 12,33% volume dari 5 L atau sama dengan 0,617 L dalam 5 L.b. Diketahui :D I K T A T U T S S E M E S T E R 3

P R O G R A M S T U D I T E K N O L O G I B I O P R O S E S 2 0 1 1

P E N D I D I K A N I M T K 2 0 1 1D E K A T P R O F E S I O N A L

1:HexachlorobenzeneTR1 : 3,4 menitW1 : 2,45 menit.2: PentachlorobenzeneTR2: 7,8 menitW2: 3,85 menit

c. Jumlah piringan rata-rata (Nrata-rata)Diketahui :

1: HexachlorobenzeneTR1 : 3,4 menitW1 : 2,45 menit.2: PentachlorobenzeneTR2: 7,8 menitW2: 3,85 menit; persamaan menghitung N:

Dapat diperoleh Nrata-rata

d. Tinggi piringan (H) dalam meter.Jawab :Diketahui :L(pjg kolom)=25 mN= 49 piringan.

e. Panjang kolom pada resolusi kolom yang optimal untuk pemisahan puncak (resolusi terbaik) = Rs = 1,5.Rs1 = 1,4RS2 = 1,5N1 = 49Dari persamaan :

Kita dapat mengetahui hubungan antara Rs dengan Rs Sehingga,

Untuk memperoleh nilai panjang kolom, menggunakan rumus :H=L/NL2 = H.N2= 0,51.57= 29,07 mf. waktu elusi yang diperlukan :Diketahui :A: kondisi awalB : setelah terkhlorinasiTRA : 3,4 menit

g. Hal yang terjadi pada efisiensi kolom bila :a. meningkatkan laju alir fasa gerak: Apabila laju alir fasa gerak ditingkatkan maka efisiensi kolom akan meningkat, hal ini dikarenakan kepolaran akan semakin kecil. Dengan fasa diam, maka rantai hidrokarbon semakin panjang dan waktu retensi semakin kecil.b. mengurangi ukuran partikel isi kolom : Dengan mengurangi ukuran partikel isi kolom, efisiensi kolom akan ikut meningkat pula dikarenakan laju alir fasa meningkat.

UJIAN TENGAH SEMESTER I-KIMIA ANALITIK 2006/2007HARI : RABU 11 OKTOBER 2006 ; JAM : 10.00-11.40 (100 MENIT)Pengajar : Elsa Krisanti Mulia, Ph.D , dan Ir. Dianursanti, MT1. Anda mendapat tugas untuk merancang suatu sel elektrokimia. Di lab anda menggunakan satu gelas kimia, voltmeter yang dihubungkan ke elektroda perak, elektrode platina dengan kawat tembaga. Gelas kimia anda isi dengan larutan HCl dan garam AgCl berlebih, sehingga terdapat sejumlah padatan AgCl yang tidak terlarut di dasar gelas, serta dialiri dengan gas Hidrogen. Pada keadaan awal anda menggunakan konsentrasi HCl sebesar 1 M dan hidrogen bertekanan 1 atm. Anda memastikan bahwa larutan elektrolit HCl telah jenuh oleh AgCl dengan melihat adanya endapan AgCl di dasar gelas. Bagaimana anda menentukan :a. Bagaimana anda menjelaskan kedua reaksi setengah yang terjadi pada masing-masing elektroda di sel tersebut? (karena konsentrasi ion Ag dalam larutan kecil, reaksi hidrogen dengan ion Ag dianggap tidak signifikan). Diketahui Ksp AgCl adalah 1.82 x 10-10b. Karena sel ini adalah sel galvanik, elektroda mana yang menjadi anoda dan katoda? Berapa besarnya potensial sel yang akan terukur pada voltmeter pada kondisi awal ini?c. Pada kondisi berikutnya, anda mengganti larutan dalam gelas kimia dengan larutan HCl 0.25 M dan tekanan hidrogen yang dialirkan menjadi 1.25 atm. Dapatkah anda memperkirakan besarnya potensial sel yang akan terbaca pada voltmeter?2. Untuk suatu sel elektrokimia dengan menggunakan penulisan sebagai berikut :Pt| H2O2 (0.025 M) | H+ (?M) || Ag+(0.010 M) |AgBagaimana Anda menjelaskan hal berikut:a. Elektroda mana yang berfungsi sebagai katoda dan anoda serta bagaimana anda menentukan potensial sel standar pada suhu 298 K?b. Bila anda gunakan konsentrasi ion H+ sebesar 0.01 M, berapa potensial selnya? Jenis sel elektrokimia apa bila dilihat dari besaran potensial selnya?c. Berapa nilai potensial sel pada saat tercapai kesetimbangan kimia? Dapatkah anda menentukan nilai tetapan kesetimbangan pada kondisi tersebut?

3. Anda mendapat tugas menganalisis kandungan ion nitrat dari sampel air sungai. Anda melakukan analisis potensiometri langsung menggunakan larutan standar nitrat dengan berbagai konsentrasi dari 50-300ppm, sehingga diperoleh kurva kalibrasi dengan kemiringan sebesar -59.4 mV. Agar memperoleh hasil yang lebih teliti, anda melakukan teknik adisi standar. Sewaktu 100 mL larutan sampel anda ukur potensialnya terbaca nilai sebesar 80.3 mV. Kemudian pada sel yang sama anda masukkan larutan standar sebanyak 0.9 mL dengan konsentrasi 300 ppm dan terukur potensial sebesar 59.7 mV. a. Bagaimana anda menetapkan kandungan nitrat dalam sampel air tersebut dengan teknik adisi standar?b. Menurut anda apakah air sungai tersebut telah tercemar nitrat dan apakah masih layak untuk diminum?c. Jelaskan mengapa perlu dilakukan pengukuran larutan standar untuk membuat kurva kalibrasi?d. Mengapa pada analisis ion nitrat dengan potensiometri langsung digunakan larutan (NH4)2SO4 sebagai larutan TISAB?e. Apa keuntungan penggunaan elektroda indikator ISE berbentuk membran untuk pengukuran ion?

Jawaban

1. Diket : elektrode inert : Pt Ksp AgCl : 1,82 x 10-10 Padatan yang tersisa : AgCl Konsentrasi HCl : 1M Tekanan H+ : 1 atma. Tanya asistenb. Karena merupakan sel galvanik, dimana reaksi harus berlangsung spontan tanpa sumber tenaga dari luar maka Esel harus postif. Untuk mendapatkan Esel yang positif, reaksi Ag + Cl- AgCl + e- haris dibalik menjadi realsi reduksi sehingga Esel menjadi +0,22. Alasan mengapa yang mengalami reduksi AgCl sebab potensial reduksi standar dari H+ adalah nol sehingga arah reaksi tidak memberikan pengaruh terhadap perhitungan potensial sel. Karena AgCl yang mengalami reduksi, maka AgCl merupakan katode dan H+ sebagai anode.Katode : AgCl + e- Ag + Cl- E0 = +0,22V x2Anode : H2 2H+ + 2e- E0 = 0 x1

Katode : 2AgCl + 2e- 2Ag + 2Cl- E0 = +0,22V x2Anode : H2 2H+ + 2e-E0 = 0+2AgCl(s) + H2(g) 2Ag(s) + 2H+(aq) + 2Cl-(aq)E0 = +0,22V

c. HCl H++ Cl-0,25M0,25 M0,25M

Esel = 0,294V2. Tanya asisten

UJIAN TENGAH SEMESTER I-KIMIA ANALITIK 2007/2008HARI: Rabu, 24 Oktober 2007; JAM: 08.00-09.30 (100 MENIT)Sifat Ujian: Buka BukuPengajar: Ir. Dianursanti, MT dan Ir. Eva Fathul Karamah, MT

1. Untuk suatu reaksi kimia ini:2Ag++Cu== 2Ag+Cu2+Bagaimana anda menjelaskan hal berikut:a. Bagaimana anda menentukan besarnya konstanta kesetimbangan reaksi bila diketahui besarnya potensial standar Ag dan Cu masing-masing sebesar 0.799 V dan 0.337 V?(15%)b. Berdasarkan nilai kesetimbangan tersebut, dapatkah anda menentukan nilai molar Cu2+ dan Ag2+ dalam kesetimbangan bila diketahui jumlah awal konsentrasi AgNO3 adalah 0.05 M.(15%)

2. Anda mendapat tugas untuk menganalisis kandungan ion Cu dari sampel air sungai. Anda melakukan analisis potensiometri langsung menggunakan elktroda selektif ion tembaga dengan berbagai konsentrasi dari 50-300 ppm, sehingga diperoleh kurva kalibrasi dengan kemiringan sebesar -59.4 mV. Agar memperoleh hasil yang lebih teliti, anda melakukan teknik adisi standar. Sewaktu 100 mL larutan sampel anda ukur potensialnya terbaca nilai sebesar 80.3 mV. Kemudian pada sel yang sama anda masukkan larutan standar sebanyak 0.9 mL dengan konsentrasi 300 ppm dan terukur potensial sebesar 59.7 mV.a. Bagaimana anda menetapkan kandungan ion Cu dalam sampel air tersebut dengan teknik adisi standar?(15%)b. Menurut anda apakah air sungai tersebut telah tercemar ion Cu dan apakah masih layak untuk diminum?(5%)c. Jelaskan mengapa perlu dilakukan pengukuran larutan standar untuk membuat kurva kalibrasi?(12%)d. Mengapa pada analisis ion Cu dengan potensiometri langsung digunakan larutan Na2HPO4 dan KH2PO4 sebagai larutan TISAB?(10%)

3. Anda sedang mendapat tugas untuk mempelajari pencegahan korosi menggunakan cara proteksi katodik. Anda tertarik dengan menggunakan batang magnesium sebagai anoda sehingga pipa besi yang diamati dapat dicegah mengalami korosi.a. Mengapa magnesium dapat digunakan sebagai lgam pencegahan korosi untuk logam besi?(10%)b. Bagaimana rancangan proteksi katodik besi dengan batang magnesium?(10%)c. Reaksi apakah yang terjadi pada anoda dan katoda?(5%)

Jawaban1. a.

b.

Dari harga K, dapat diasumsikan seluruh Ag+ tereduksi menjadi Ag pada saat kesetimbangan, sehingga pada kesetimbangan dapat dikatakan bahwa konsentrasi [Ag+] mendekati NOL sehingga

Karena [Ag+] mendekati NOL, maka asumsi benar

2. a.

b. Air sungai masih masih layak diminum apabila konsentrasi Cu2+ di dalamnya masih dalam ambang batas yang diperbolehkan oleh pihak berwenang (negara). Adapun ambang batas yang diperbolehkan bagi Cu2+ adalah 5 ppm dalam air.Konsentrasi Cu2+ dalam air sungai adalah 2.174 ppm sehingga masih layak diminum.

c. Pembuatan kurva kalibrasi bertujuan untuk mendapatkan slope grafik linear yang kemudian dipakai dalam perhitungan konsentrasi sampel. Kurva kalibrasi dipakai dalam perhitungan konsentrasi sampel. Kurva kalibrasi dipakai untuk memudahkan mencari konsentrasi sampel yang jumlahnya sedikit. Data yang dipakai untuk membuat grafik tersebut ialah data konsentrasi, namun karena jumlahnya sedikit, pengukuran ion akan sulit dilakukan Maka perlu dibuat larutan yang kandungannya sama dengan larutan ion yang diuji. Larutan inilah yang disebut larutan standar. Dalam larutan standar itu, dimasukkan ion yang diuji dalam berbagai konsentrasi sehingga didapat data potensial sel. Data potensial sel dan log konsentrasi diplotkan untuk mendapatkan kurva kalibrasi. Pengubahan potensial sel menjadi konsentrasi ion beresiko karena tidak adanya hubungan linear antara keduanya. Maka disiapkan larutan standar yang ditambahkan sampel dengan konsentrasi bervariasi. Potensial sel terukur dapat diplotkan terhadap bermacam-macam konsentrasi larutan standar untuk menghasilkan data kurva kalibrasi.d. TISAB adalah reagen yang ditambahkan ke larutan standar dan sampel untuk menyamakan koefisien aktivitas antara standar dan sampel sehingga kekuatan ionnya konstan. Fungsi penambahan TISAB adalah menjaga ion Cu tidak berikatan dengan ion lain sehingga kekuatan ionnya konstan dan tidak terjadi perubahan pH yang signifikan yang dapat mengganggu pengamatan. Tujuan menjaga kekuatan ion konstan agar saat dibuat kurva kalibrasi pada metode potensial langsung, grafiknya cenderung linier sehingga kemiringannya dapat ditentukan.

3. a. Dalam deret volta, Mg berada pada posisi kiri Fe sehingga potensial reduksi Mg lebih kecil daripada potensial reduksi Fe. Hal ini mengakibatkan lebih mudahnya Mg teroksidasi daripada Fe.Karena lebih mudah teroksidasi, maka Mg digunakan untuk mencegah korosi pada Fe.Mg lebih mudah terkorosi dibandingkan dengan Fe.Magnesium akan berfungsi sebagai pereduktor yang menyebabkan reduksi pada besi. Maka pada reaksi tersebut, yang mengalami oksidasi adalah Mg, bukan Fe.Magnesium pada hal ini harus diganti secara berkala.b. Korosi terjadi saat arus listrik meninggalkan Mg. Mg bertindak sebagai anoda dan pipa besi bertindak sebagai katoda. Pipa besi yang diproteksi, dialiri arus listrik melalui anoda.c. Reaksi pada anoda:Mg(s) Mg2+ + 2 e-atau 2Mg(s) 2Mg2+ + 4e-Reaksi pada katoda (Fe):2 H2O(l)+O2+4e-4OH-(aq)Besi sebagai katoda tidak mengalami reaksi reduksi. Akibatnya besi sebagai katoda tidak ikut dalam reaksi redoks, melainkan air dan gas O2 yang ikut dalam reaksi (mengalami reaksi reduksi).Bila digabungkan:Anoda:2Mg(s) 2Mg2+ + 4e-Katoda Fe(+):2 H2O(l) + O2(g)+4e-4OH-(aq)2Mg(s)+ 2 H2O(l)+ O2(g)2Mg2+(aq) + 4 OH-(aq)