OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2016

CALON PESERTA

INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD (IChO) 2017

Palembang

15 - 21 Mei 2016

Kimia

JAWAB-Teori

Waktu: 240 menit

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH

DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS

TAHUN 2016

Hak Cipta

Dilindungi Undang-undang

OSN_2016 Hal 2

Petunjuk :

1. Isilah Biodata anda dengan lengkap (di lembar Jawaban)Tulis dengan huruf cetak dan jangan disingkat!

2. Ujian Teori terdiri dari 8 Soal:

Soal 1 = 35 poin

Soal 2 = 35 poin

Soal 3 = 15 poin

Soal 4 = 27 poin

Soal 5 = 31 poin

Soal 6 = 33 poin

Soal 7 = 35 poin

Soal 8 = 24 poin

TOTAL Poin = 235 poin

3. Waktu yang disediakan: 240 menit

4. Semua jawaban harus ditulis di dalam kotak di lembar jawaban yang tersedia.

5. Diperkenankan menggunakan kalkulator yang diberikan panitia OSN.

6. Diberikan Tabel Periodik Unsur, rumus dan tetapan yang diperlukan.

7. Mulailah bekerja ketika ada tanda “MULAI” dari Pengawas.

8. Anda harus segera berhenti bekerja bila ada tanda “BERHENTI” dari Pengawas.

9. Letakkan jawaban anda di atas meja dan segera tinggalkan ruangan setelahdiberikan perintah.

10. Berkas soal ujian teori ini terdiri dari halaman.

11. Anda dapat membawa pulang soal ujian !!

OSN_2016 Hal 3

OSN_2016 Hal 4

OSN_2016

Tetapan dan Rumus

Bilangan Avogadro

Tetapan gas universal, R

Tekanan gas

Massa

Energi

Kecepatan cahaya

Tetapan Plank

Massa dan energi

Persamaan gas Ideal

Tekanan Osmosis pada larutan

Tetapan Kesetimbangan air (Kw) pada 25

Tetapan kesetimbangan dan tekanan parsialgas

Temperatur dan Tetapan kesetimbangan

Energi Gibbs pada temperatur konstan

Isoterm reaksi kimia

Hubungan tetapan kesetimbangan danenergi Gibbs

Potensial sel dan energi Gibbs

Tetapan Faraday

Ampere (A) dan Coulomb (C)

Muatan elektron

Massa elektron

Massa proton

Massa neutron

Kecepatan cahaya

Reaksi orde pertama: AB

Reaksi orde kedua: AB

NA = 6,022 x 1023 partikel.mol–1

R = 0,08205 L·atm/mol·K = 8,3145 L·kPa/mol·K= 8,3145 x107 erg/mol·K = 8,3145 J/mol·K

= 1,987 kal/mol·K = 62,364 L·torr/mol·K

1 atm =760 mmHg =760 torr=101325Pa= 1,01325 bar1 torr = 133,322 Pa1 bar =105 Pa1 Pa= 1 N/m2= 1 kg/(m.s2)

1 sma = 1,6605 × 1024g

1 kal = 4,182 J ; 1 J = 1 L·kPa

c = 3 x 108 m/ detik

h = 6,62606896 x1034J·sec= 4,13566733 x 10−15 eV·sec

E = mc2

PV= nRT

= M RT

) pada 25oC Kw= 1,0x1014

Tetapan kesetimbangan dan tekanan parsialKp = Kc(RT)∆n

dan Tetapan kesetimbangan

Energi Gibbs pada temperatur konstan G H T S G = G + RT∙ln Q

Hubungan tetapan kesetimbangan danGo = RT ln K

Go =nFEo

F = 96500 C/mol elektron

A =C/det

1,6022 x 109 C

0,000549 sma= 9,110 x 1028 g

1,007316 sma= 1,6727 x 1024 g

1,008701 sma =1,6750 x 1024 g

3 x 108 m/s

Hal 5

= 0,08205 L·atm/mol·K = 8,3145 L·kPa/mol·K/mol·K = 8,3145 J/mol·K

= 1,987 kal/mol·K = 62,364 L·torr/mol·K

torr= 101,32 kPa

OSN_2016 Hal 6

Soal 1. Industri Pupuk Urea (35 poin)

Selain Jembatan Ampera, kota Palembang juga terkenal karena memiliki industri pupuk

urea. Proses pembuatan pupuk urea merupakan proses kimia yang cukup rumit dan

panjang. Tahap yang paling penting pada industri urea adalah pembuatan amonia (NH3) dan

pengubahan amonia menjadi urea, (NH2)2CO.

Amonia dibuat melalui reaksi:

3H2(g) + N2(g) ⇌ 2NH3(g) (1)

Reaksi (1) merupakan reaksi kesetimbangan dengan tetapan kesetimbangan, K = 6,8 105

pada 25oC dan 3,2 104 pada 400oC.

a. Hitung perubahan entalpi, H reaksi (1). (3 poin)Jawab:

ଵܭଶܭ

=ܪ∆

(

1

ଶ−

1

1)

−10ହݔ6,8 10ସݔ3.2 =ܪ∆

8,314(

1

673−

1

298)

ܪ∆ = −95,5 ܬ

Urea terbentuk melalui reaksi dua tahap dengan amonium karbamat sebagai produk antara.

2NH3(g) + CO2(g) NH2COONH4(s) (2)

NH2COONH4(s) ⇌ (NH2)2CO(s) + H2O(l) (3)

Reaksi (2) berlangsung cepat, eksotermik dan hampir sempurna, sedangkan reaksi (3)

berlangsung lambat, endotermik dan membentuk kesetimbangan.

Reaksi pembentukan urea dari amonia dan karbon dioksida dilakukan pada tekanan 140

atm dan suhu 180 oC serta ratio mol NH3 / CO2 = 3. Pada kondisi ini 60% CO2 berubah

menjadi urea.

OSN_2016 Hal 7

b. Hitung persentase amonia yang bereaksi pada kondisi tersebut. (4 poin)

Jawab:Ratio mol NH3/CO2 = 3, andaikan pada saat awal terdapat a mol CO2, maka molNH3 ada 3a mol.

2NH3(g) + CO2(g) (NH2)2CO(s) + H3O(l)awal 3a a 0 0

bereaksi 2x x xakhir 3a –

2xa-x

x

Coversi CO2 = 60% = 0.6 = x/a

x = 0.6a

konversi NH3 = 2x / 3a = (2 × 0.6a)/ 3a = 1.2a /3a = 0.4 = 40%.

c. Jika reaksi pembuatan urea pada kondisi di atas dilakukan dalam wadah 10 liter,

hitung massa urea yang dihasilkan. (Asumsikan pada kondisi tersebut campuran gas

pereaksi bersifat sebagai gas ideal). (4 poin)

Jawab:PCO2 = ¼ × 140 atm = 35 atmmol CO2, n = pV/RT = (35 atm × 10 L)/(0.082 × 453K) = 9.422 mol.

mol urea yang terbentuk = mol CO2 yang bereaksi = 60% × 9.422 mol = 3.392 mol.

massa urea yang terbentuk = 3.392 mol × (60 g/mol) = 203.52 g

d. Jelaskan pengaruh peningkatan temperatur pada efisiensi reaksi pembentukan ureamelalui reaksi (2) dan (3). (3 poin)

Jawab:Temperature berpengaruh pada efisiensi reaksi yang membentuk kesetimbangan,yaitu reaksi (3). Karena reaksi (3) bersifat endoterm, maka peningkatan temperatureakan meningkatkan efisiensi reaksi pembentukan urea.

Amonium karbamat adalah padatan ionik yang tersusun dari ion NH4+ dan NH2COO. Salah

satu faktor yang menentukan kestabilan padatan ionik adalah energi kisi, yaitu energi yang

diperlukan untuk mengubah satu mol padatan ionik menjadi ion-ionnya dalam keadaan gas.

Entalpi pembentukan standar (Hfo) NH3, CO2 dan NH2COONH4 berturut-turut adalah -46,2

kJ/mol, -393,5 kJ/mol dan -647,3 kJ/mol. Energi ikatan C=O, CO dan CN masing-masing

adalah 743, 360 dan 305 kJ/mol.

e. Hitung perubahan entalpi (H) reaksi (2). (3 poin)

Jawab:H reaksi (2) = Hf

o NH2COONH4 2 × Hfo NH3 Hf

o CO2

= -647.3 – 2× (-46.2) – (-393.5) = 161.4 kJ

OSN_2016 Hal 8

f. Pergunakan data di atas untuk memperkirakan energi kisi amonium karbamat.(4 poin)

Jawab:Reaksi pembentukan amonium karbamat dapat dinyatakan dalam diagram berikut

Sehingga H2 = H3 + H4 = H3 – U (U adalah energi kisi)

H3 pada diagram di atas dapat didekati dengan melihat ikatan yang putus (ikatan

C=O) dan ikatan yang terbentuk (ikatan C-N dan CO).

H3 = EI C=O – EI CO – EI C-N

= 743 – 360 – 305 = 78 kJ/mol

U = H3 H2 = 78 – (-161.4) = 239,4 kJ/mol

Pupuk urea berwarna putih dan diperdagangkan dalam bentuk bubuk atau butiran (pelet),

Dalam pelarut air, larutan urea terdekomposisi memberikan ion sianat (CNO )dan ion

ammonium (NH4+ ) sesuai reaksi:

(NH2)2CO CNO + NH4+

g. Gambarkan struktur titik Lewis untuk urea dan ion sianat (CNO). (4 poin)

Jawab:

(NH2)2CO : (2 poin)

CNO- (2 poin) salah satu dari struktur Lewis berikut

h. Gambarkan struktur resonansi ion sianat beserta muatan formal tiap atom-atom

penyusunnya, serta pilihlah dari struktur resonansi ion sianat yang paling stabil.

(4 poin)

2NH3(g) + CO2(g) NH

2COONH

4(s)

H2

NH2COO

(g) + NH

4

+(g)

HH4U

OSN_2016 Hal 9

Jawab:

(3 poin)

Yang paling stabil adalah struktur resonansi yang di tengah karena pemisahan muatan paling kecil

serta atom O yang paling elektronegatif memiliki muatan formal negatif. (1 poin)

i. Tuliskan jumlah ikatan (sigma) dan (pi) masing masing dalam struktur ion sianatdan molekul urea. (4 poin)

Jawab:

Urea, (NH2)2CO : 7 ikatan- dan 1 ikatan- (2 poin)

CNO- : 2 ikatan- dan 2 ikatan- (2 poin)

Diketahui dua reaksi ionisasi dalam air sebagai berikut:

NH3 +H2O ⇌ NH4+(aq)+ OH(aq) ; pKb = 4,75

CNOH(aq) ⇌ H+(aq) + CNO(aq) ; pKa = 3,70

j. Bagaimana pH larutan urea, asam atau basa? Jelaskan jawaban anda. (2 poin)

Jawab:

Larutan urea bersifat asam karena asam sianat (CNOH), pKa (3,70) lebih kecil darinilai pKb (4,75) dari NH3

OSN_2016 Hal 10

Soal 2. Senyawa Oksida Bromin (35 poin)

Di tahun 1937 R. Schwarz dan M. Schmeisser melakukan ozonisasi larutan bromin (Br2)

daam Freon-11 (CFCl3) pada temperatur rendah. Larutan Br2/Freon dijenuhkan dengan

ozon (O3) pada temperatur 50 oC hingga terbentuk sedikit endapan. Setelah didiamkan

dalam lemari pendingin, reaksi dilanjutkan dengan mengalirkan ozon hingga bromin

bereaksi sempurna. Produk yang dihasilkan adalah endapan padat berwarna kuning-telur.

Produk ini sudah dibuktikan sebagai salah satu dari oksida bromin (oksida A) yang sangat

murni. Pada tahun 1974, J. Pascal menemukan bahwa pemanasan dari 50 °C hingga 5

°C oksida berwarna kuning telur ini akan terdekomposisi dan menghasilkan dua oksida yang

lain, yaitu warna kuning emas (oksida B) yang kurang mudah menguap, dan warna coklat

tua (oksida C) yang lebih mudah menguap. Untuk menganalisisnya, oksida ini direaksikan

dengan ion iodida (I) dalam suasana asam, dan membentuk Iodine (I2). Iodin yang

terbentuk dititrasi dengan larutan tiosulfat 0,065 M. Ion Bromda (Br) yang dihasikan dari

sampel yang sama ditentukan dengan cara titrasi potensiometrik menggunakan larutan 0,02

M perak nitrat. Hasil analisis ini ditampilkan pada tabel berikut:

Zat V (Na2S2O3), mL V (AgNO3), mLKuning-telur, oksida A

Kuning emas, oksida B

Coklat tua, oksida C

10,3

17,7

8,74

6,7

14,4

14,2

a. Berdasarkan informasi di atas, tentukan rumus molekul oksida A, B, dan C. Buktikan

jawaban anda dengan perhitungan. (12 poin)

Jawab:

Misalkan formula oksida adalah: BrnOm

Reaksi oksida brom dengan I2 dalam Asam:

BrnOm + (2m + n)I- + 2mH+ nBr- + 0,5(2m + n)I2 + mH2O;

I2 + 2S2O32- 2I- + S4O6

2- ; Br- + Ag+ AgBr

Oksida A :

v(Br-) = v(Ag+) = 6,7.10-3 x 0,02 = 1,34.10-4 mol = n ;v(I2) = ½ v(S2O3

2-) = 0,5 x 10,3.10-3 x 0,065 = 3,348.10-4 mol = (2m + n)/2 ;m = 2,678.10-4 mol ;

୫

୬=

ଶ,୶ଵషర

ଵ,ଷସ୶ଵషర=

ଵ,ଽଽଽ

ଵ=

ଶ

ଵ

m : n = 2 : 1 Oksida A = BrnOm = BrO2 (4 poin)

Oksida B :v(Br-) = v(Ag+) = 2,88.10-4 mol = n ;v(I2) = 0,5 x 17,7.10-3 x 0,065 = 5,752.10-4 mol = (2m + n)/2;m = 4,312.10-4 mol;

m

n=

4,312 x 10ସ

2,88 x 10ସ=

1,5

1=

3

2

m : n = 3 : 2 Oksida B = BrnOm = Br2O3. (4 poin)

OSN_2016 Hal 11

Oksida C :v(Br-) = v(Ag+) = 2,84.10-4 mol = n ;v(I2) = 0,5 x 8,74.10-3 x 0,065 = 2,84.10-4 mol = (2m + n)/2;m = 1,42.10-4 mol;

m

n=

1,42 x 10ସ

2,84 x 10ସ=

1

2

m : n = 1 : 2 Oksida C = BrnOm = Br2O. (4 poin)

b. Hitung massa masing-masing sampel oksida tersebut (dalam mg) yang digunakan

untuk analisis kimia ini. (6 poin)

Jawab:

Massa masing-masing sampel oksida adalah :

m(BrO2) = 80n + 16m = (80 x 1,34.10-4 + 16 x 2,678.10-4) g

= 1,499 x10-2 g = 14,99 mg 15 mg (2 poin)

m(Br2O3) = (80 x 2,88.10-4 + 16 x 4,312.10-4) g

= 2,994 x10-2 g = 29,94 mg 30 mg; (2 poin)

m(Br2O) = (80 x 2,84.10-4 + 16 x 1,42.10-4) g

2,499 x 10-2 g = 24,99 mg 25 mg. (2 poin)

c. Gambarkan struktur yang mungkin untuk setiap oksida tersebut. (8 poin)

Jawab:

Struktur oksidanya : (masing masing struktur 2 poin)

Untuk menentukan nilai entalpi pembentukan oksida bromin sangat sukar karena harus

dilakukan pada temperatur di bawah 0 oC.

Dengan menggunakan data energi ikatan (kJ/mol) berikut: E (OO) = 498, E(BrBr) = 193,

E(BrO) = 230, dan E(Br=O) = 300, serta entalpi penguapan bromin cair, Hv Br2(l) adalah

31 kJ/mol, maka

d. Hitunglah perkiraan nilai entalpi pembentukan oksida brom yang berwarna kuning

telur. (3 poin)

Jawab:

Oksida Brom warna Kuning kuning telur : BrO2

Entalpi pembentukan BrO2:

fH° (BrO2) = fH° (BrO2) = (0,5 x 31 + (0,5x193) + 498) – 2 x 230 = +10 kJ/mol.

OSN_2016

e. Gambarkan diagram entalpi pembentukan oksida brom yang berwarna kuning telur.

(6 poin)

Diagram: 6 poin

½ Br2(g) + O2(g)

½ Br2(l) + O2(g) ½

Br•(g) + O2(g)

)

8

2 x 230 = 460i

½(+193)

O-Br-O, (BrO2)

Br•(g) + 2 O•(g

+49

(+31)

Entalp

Hal 12

Hof (BrO2) = +10 kJ/mol

OSN_2016 Hal 13

Soal 3. Cuka Asam (15 poin)

Cuka asam yang mengandung larutan asam asetat (CH3COOH) banyak dijual di pasar, dan

umumnya tersedia di dapur setiap rumah tangga. Asam ini, yang merupakan asam organik

lemah, dapat memberikan rasa asam pada berbagai olahan makanan, misalnya untuk

membuat rasa asam pada kuah empek-empek Palembang menjadi terasa sedap.

Anda membeli sebotol cuka asam yang isinya 100 mL yang mengandung 7,5 % berat asam

asetat. Sebanyak 10 mL cuka asam tersebut anda encerkan dengan aquades hingga

volumenya 100 mL. Setelah diukur, ternyata pH larutan yang diencerkan tersebut adalah

2,8. Diketahui cuka asam memiliki kerapatan 1 g/mL dan hanya mengandung larutan asam

asetat.

a. Hitung konsntrasi asam asetat sebelum diencerkan. (3 poin)

Jawab:

Asam asetat 7,5% dalam 100 mL =,ହ

ଵ

ଵ

=

,ହ

,ଵ=

,ହ

ቀలబ

ቁ.,ଵ

= 1,25 ܯ

b. Hitung nilai tetapan kesetimbangan asam (Ka) asam asetat. (4 poin)

Jawab:

10 mL diencerkan menjadi 100mL

[HAst] =ଵ

ଵ 1,25ݔ ܯ = 0,125 ܯ (1 poin)

pH = 2,80

[H+] = 10-2,80 = 1,58 x 10-3 M (1 poin)

CH3COOH H+ + CH3COO- Ka=??

ܭ =][ାܪ] ܥଷܪܥ

]

[ܪܥଷܪܥ]=

[1,58 10ଷ]ଶݔ

0,125− 10ଷݔ1,58=

10ݔ2,51

0,125= 2,0 10ହݔ

= , (2 poin)

Di dapur, biasanya juga terdapat soda kue (NaHCO3) sebagai bahan pengembang kue.

Sejumlah bubuk soda kue ditambahkan ke dalam 100 larutan asam cuka yang sudah anda

encerkan sebelumnya. Bila diamati, ternyata terbentuk gelembung gelembung gas.

c. Tuliskan reaksi yang terjadi. (2 poin)

Jawab:

NaHCO3(s) + CH3COOH(l) → Na+(aq) + CH3COO-(aq) + CO2(g) + H2O(l)

Atau

NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2O + CO2

OSN_2016 Hal 14

Penambahan soda kue dihentikan setelah tidak lagi terbentuk gelembung gas (semua asam

asetat tepat habis bereaksi).

d. Tentukan pH 100 mL asam cuka setelah penambahan soda kue. (6 poin)

Jawab:

NaC2H3O2(aq) Na+(aq) + CH3COO-(aq)

CH3COO-(aq) + H2O CH3COOH(aq) + OH- Kh =Kb = Kw/Ka

awal 0,125 M 0 0

perub. -x + x + x

Kes. 0,125 – x x x

Kb =Kw

Ka=

1,0 x 1షభర

2,0 x 1షఱ= 5, x 10ଵ (1 poin)

0,125 – x 0,125 xమ

,ଵଶହ= 5,0 x 10ଵ

x2 = (5,0 x 10-10)(0,125) = 6,25 x 10-11

x = ඥ6,25 x 10ଵଵ = 7,9 x 10 = [OH]

pOH = -log[OH¯] = -log[7,9 x 10-6] = 6 - 0,90 = 5,10 (3 poin)

pH =14 - pOH = 14 -5,10 = 8,90 (2 poin)

atau

[HଷOା

] =Kw

[OH]=

1,0 x 10ଵସ

7,9 x 10= 1,26 x 10ଽ M

pH = -log[H3O+] = -log(1,26 x 10-9) = 8,90

OSN_2016 Hal 15

Soal 4. Cetak-biru (27 poin)

Sebelum ada teknik fotografi dan fotokopi, untuk memperbanyak gambar atau diagram

digunakan teknik cetak-biru. Teknik ini memerlukan kertas yang mengandung material

yang dapat mengalami reaksi kimia ketika disinari dengan sinar tertentu.

Senyawa kompleks yang mengandung ion besi(III) dengan tiga ion oksalat merupakan salah

satu material fotosensitif. Kompleks ini berwarna hijau bersifat sangat paramagnetik dan

sensitif terhadap sinar ultra violet(UV).

Menurut Fiorito dan Polo (J. Chem. Educ, 2015), Mekanisme reaksi fotosintesis kompleks

tersebut melibatkan 4 tahap reaksi sebagai berikut: tahap-1, ion kompleks besi(III) yang

mengandung 3 ion oksalat mengurai menjadi ion kompleks besi(II) yang mengandung dua

ion oksalat dan radikal ion oksalat bermuatan -1; tahap-2 radikal oksalat tersebut mengurai

menjadi karbon dioksida dan radikal karbondioksida bermuatan -1; tahap-3 radikal karbon

dioksida ini bereaksi dengan besi(III) oksalat menjadi besi(II) yang mengandung tiga ion

oksalat dan karbon dioksida; tahap-4 ion kompleks besi(III) yang mengandung tiga oksalat

mengurai menjadi ion besi(II) bebas dan ion oksalat serta karbon dioksida.

Adanya ion besi(II) bebas dapat diuji dengan menggunakan larutan 2,2’-bipiridin (bpy)

membentuk ion kompleks berwarna merah yang mengandung tiga molekul bpy atau dengan

larutan heksasianoferat(III) membentuk ion kompleks 1:1 berwarna biru yang dikenal

sebagai Prussian Blue.

Untuk mendapatkan cetak biru dari suatu gambar atau diagram, sehelai kertas direndam

dalam larutan kompleks besi(III) oksalat dalam kurun waktu tertentu. Kemudian kertas

tersebut dikeluarkan dari larutan kompleks dan suatu objek/gambar diletakkan di atas

permukaan kertas sensitif tersebut dan keduanya disinari dengan sinar UV. Bagian yang

tertutup oleh objek/gambar tidak akan mengalami reaksi fotokimia tetapi bagian yang tidak

tertutup akan mengalami reaksi fotokimia. Setelah itu, kertas tersebut dicuci dalam air dan

direndam dalam larutan kalium heksasianoferat(III), maka dihasilkan cetak biru yang sesuai

dengan objek/gambar aslinya.

a. Tuliskan persamaan reaksi besi(III) dengan ion oksalat membentuk kompleksyang berwarna hijau (2 poin)

Fe3+ + 3C2O4-2 [Fe(C2O4)3]

b. Gambarkan sketsa struktur kompleks dengan simbol oksalat (3 poin)Jawab:

Oktahedral mono inti dengan ion pusat Fe+3 dan 3 ion

oksalat sebagai ligan

c. Material sensitif dibuat dari 6 g besi(III) klorida heksahidrat dan 12,2 g kalium

oksalat monohidrat. Jika produk yang dihasilkan berupa garam kompleks

dengan kation kalium dan rendemen 70%, hitung berapa g produk senyawa

kompleks yang dihasilkan. (4 poin)

Produk = (6/270,5)mol* (437g/mol) * 0,7 = 6,78 g

OSN_2016 Hal 16

d. Tentukan hibridisasi yang terlibat pada pembentukan kompleks tersebut (2 poin)

Hibridisasi sp3d2

e. Sifat paramagnetik senyawa kompleks dapat diketahui dari nilai momen magnetik

dengan persamaan = ඥ (+ 2) dengan n = jumlah elektron yang tidak

berpasangan. Hitunglah momen magnetik untuk kompleks tersebut (3 poin)

Jawab:

= 5,9 BM

f. Tuliskan persamaan reaksi yang sesuai untuk mekanisme tahap-1 sampai tahap-

4. (4 poin)

Jawab: masing-masing tahap 1 poin

Tahap-1 [Fe(C2O4)3]-3 [Fe(C2O4)2]

+ C2O4

Tahap-2 C2O4 CO2

+ CO2

Tahap-3 [Fe(C2O4)3]-3 + CO2

[Fe(C2O4)3]-4 + CO2

Tahap-4 2[Fe(C2O4)3]-3 2Fe+2 + 5C2O4

-2+ 2CO2

g. Tuliskan persamaan reaksi yang sesuai untuk pembentukan senyawa kompleks

yang berwarna merah dan biru. (4 poin)

Jawab: masing-masing reaksi 2 poin

Fe2+ + 3bipy [Fe(bipy)3]+2

Fe2+ + [Fe(CN)6]-3 Fe[Fe(CN)6]

h. Struktur Prussian Blue tertera pada Gambar berikut yang diambil dari German

National Olympiad Problems 2015:

Hitung berapa jumlah masing-masing spesi yang ada pada struktur di sebelah

kanan, kemudian tuliskan rumus empiris Prussian blue selengkapnya. (5 poin)

Jawab:

Fe(II) = 3, Fe(III) = 4, CN =18 , H2O = 14 Rumus empiris = Fe3Fe4(CN)18

14 H2O

OSN_2016 Hal 17

Soal 5. Sel Konsentrasi (31 poin)

Diketahui potensial reduksi setengah sel berikut ini pada 298 K:

Cu+2 + 2 e– Cu Eo = +0,340 V

Ag+ + e– Ag Eo = +0,800 V

Untuk notasi sel berikut ini:

Cu(s) | Cu+2(aq), 1,00 mol/L || Ag+(aq) ,1,00M| Ag(s).

a. Hitung potensial standar sel (Eosel) , tuliskan reaksi di anoda dan katoda serta reaksi

selnya. (4 poin)

Jawab:

Eosel = Eo

Katoda- EoAnoda = 0,0800 V - 0,340 = 0,46 volt (1 poin)

Reaksi sel:

Katoda: (Ag+ + e– Ag )x2 Eo = +0,800 V (1 poin)

Anoda: Cu+2 + 2 e– Cu Eo = +0,340 V (1 poin)

___________________________________________________-

Cu + 2 Ag+ Cu+2 + 2 Ag Eosel = +460 V (1 poin)

Selanjutnya, anda membuat sel galvani tersebut (lihat diagram gambar) dengan melakukan

variasi konsentrasi larutan Ag+ (konsentrasi = x Mol/L)

Diperoleh data Esel (potensial sel) hasil pengukuran sebagai berikut:

x (Mol/L) 0,100 0,050 0,0100 0,005 0,001

Esel (volt) 0,403 0,385 0,344 0,326 0,285

b. Alurkan pada grafik hubungan Eo (sumbu y) sebagai fungsi log x (sumbu x).

(8 poin)

Jawab.

Perhitungan: 4 poin: gambar grafik 4 poin

OSN_2016 Hal 18

x (Mol/L) 0,100 0,050 0,0100 0,005 0,001

log x -1,00 -1,30 -2,00 2,30 3,00

Esel (volt) 0,403 0,385 0,344 0,326 0,285

c. Tentukan potensial sel untuk nilai x = 0,020 mol/L. (3 poin)

Jawab:Esel = EKatoda- EAnoda

Nernst:

E = Eosel -

ோ

.ிln

[௨శమ]

[∓]మ

` E = 0,460 V -,ଷଵସషభ షభ.ଶଽ

ଶ௫ଽହ. షభln

ଵ,

(,ଶ)మ

E = 0,460 V- 0, 100 V = 0,36 volt

Atau log x = log 0,02 =-1,699= -1,70dari grafik E 0,36

d. Hitunglah tetapan kesetimbangan K untuk reaksi sel di atas. (5 poin)

JawabKeadaan kesetimbangan: E sel = 0 atau Ekatoda = Eanoda

0,460 =

ܨ. ܭ.

ܭ. =0,460. ܨ.

.

OSN_2016 Hal 19

ln K =0,460(2x96500 C. molଵ)

8,314JKଵmolଵ. 298 K

lnK = 35,833

K =e35,833 = 3,65 x 1015

atau:

Ekatoda = Eanoda

,ૡ+.

[ା]

[ା]= ,+

.

.

[ା]

[ା]

[Cu+2]o = [Ag+]o = 1 M (standar)

=[శ]

శ] ]=

(,,)..

ln K =0,460(2x96500 C. molଵ)

8,314JKଵmolଵ. 298 K

ln. K = 35,833

K =e35,833 = 3,65 x 1015

Sebanyak 3,00 g kalium iodida (KI) dilarutkan dalam air sehingga volumenya 50 mL.Larutan ini kemudian dicampurkan dengan 50 mL larutan AgNO3 0,200 M. Bila campuranlarutan yang terbentuk digunakan untuk menggantikan larutan AgNO3 pada sel galvani diatas, maka elektroda tembaga menjadi katoda dan potensial sel menjadi 0,420 V.

e. Tuliskan reaksi sel yang terjadi, tuliskan spesi yang berperan sebagai anoda dankatoda. (3 poin)

Jawab:Cu+2 + 2 Ag Cu + 2 Ag+ Eo

sel = +0,420 V (1 poin)Cu = katoda (1 poin)Ag = Anoda (1 poin)

f. Hitunglah hasil kali kelarutan (Ksp) perak Iodida (AgI). (8 poin)

Jawab:Eo

sel = +0,34 (+0,80) = 0,46 V (1 poin)

E = Eosel

ோ

.ி

[శ ]మ

[௨శమ]

+0,420 = −0,460−ଵܭܬ.8,314 ଵ. ܭ298

96500ݔ2 ܥ ଵ

ଶ[ାܣ]

[1,00]=

+0,420 + 0,460 = −ଵܭܬ.8,314 ଵ. ܭ298

96500 ܥ ଵ ܣ] ା]

OSN_2016 Hal 20

[ାܣ] = −(0,880 (96500ݔ

298ݔ8,314= −34,275

[Ag+] =e34,275 = 1,30 x 10-15 M (3 poin)

Konsentrasi ion Iodida:

3 g KI= 3/166 mol = 0,181 mol

Sesudah dicampurkan dengan 50 mL larutan AgNO3 0,200 M:

Mol I- = 0,181- (0,05 x 0,200)= 0,181- 0,010 = 0,0810 mol

[I-] = 0,0810 mol/(0,050 +0,050)L = 0,0810 mol/0,100 L = 8,1 x 10-2 M (2 poin)

Ksp = [Ag+][I-] =(1,30 x 10-15)(8,1 x 10-2)

= 1,05 x 10-16

Ksp AgI =1,05 x 1016 (2 poin)

OSN_2016 Hal 21

Soal 6. Omega-3 Dalam Ikan (33 poin)

Negara Indonesia terbentang dari sabang sampai Merauke yang terdiri dari 33 propinsi

mempunyai banyak macam ragam makanan khas setiap propinsinya. Salah satu makanan

khas daerah provinsi Sumatera Selatan adalah apa yang dinamakan Empek-empek

(Pempek), jenis makanan yang bahan utamanya adalah ikan Belida. Sekarang ini, ikan

Belida sudah langka dan sangat sukar didapat, sehingga dalam membuat empek-empek

ikan Belida digantikan oleh ikan Gabus ataupun Tenggiri.

Ikan Gabus Ikan Belida Ikan Tenggiri

Ternyata ketiga jenis ikan tadi mengandung bahan kima yang disebut dengan omega-3.

Peran Omega-3 dapat mencegah beberapa penyakit degeneratif dan meningkatkan

kecerdasan anak. Perhatikan struktur Omega-3 di bawah ini.

O

OH

1

2

3

4

56

7

8

910

11

12

13

14

15

16

17

18

Omega -3

Omega -3 adalah nama dagang dari senyawa asam linoleat dan banyak dijual pada toko-

toko obat atau apotek.

a. Tuliskan nama IUPAC dari omega-3. (abaikan bentuk E/Z). (2 poin)Jwab: Nama IUPAC dari Omega-3 adalah: Asam ( 9,12,15 ) – oktadekatrienoat

b. Tuliskan jenis ikatan rangkap pada omega-3 (terisolasi atau terkonjugasi).(2 poin)

Jawab: Ikatan rangkap terisolasi

Agar populasi ikan tidak musnah karena orang mengambil omega-3, sebagai seorang

kimiawan, kita harus dapat mensintesis omega-3 , berikut adalah bagaimana kita dapat

mendapatkan bahan sederhana yang dibutuhkan dalam melakukan sintesis parsial senyawa

omega-3.

OSN_2016 Hal 22

O

OH

I

II

III

c. Tentukan dan gambarkan struktur senyawa-senyawa yang akan anda dapatkanpada fragmentasi I. (4 poin)

Kata kunci: Pereaksi WittigJawab: Pada reaksi I

O

OH

IIIIII

C

O

OH1

2

3

4

5

6

7

8

9

O

H

+

1-bromo-3,6 -nona diena

Asam 9-keto oktanoat

PPH3

Br

Analisa I

Senyawa sederhananya adalah : Asam 9-keto-oktanoat dan 1-bromo-3,6-nonadiena.

d. Tentukan dan gambarkan struktur senyawa-senyawa sederhana yang andadapatkan pada fragmentasi II dan III. (8 poin)

Jawab:

Pada reaksi II dan III (nilai masing-masing analisis 4 poin)

IIIII

C

O

H+

Propanaldehida

1-bromo-3-heksena

BrC

O

H

Br

PHPh3

Propil bromida

alfa-bromoasetaldehida

Br

PHPh3

Br

Br

Analisa II Analisa III

+

OSN_2016 Hal 23

Senyawa sederhana adalah 1-bromo-3-heksena , propanaldehida , propilbromidadan alfa-bromo asetal dehida.

e. Tentukan dan gambarkan struktur senyawa yang dihasilkan jika produk reaksi darifragmentasi I yang mempunyai gugus asam karboksilat direaksikan dengan K2Cr2O7.

(4 poin )

Jawab:

Hasil oksidasi fragmen I adalah asam 1,9-nonana dioat

C

O

OH

O

HO

asam 1,9- nonana dioat

Protein ikan Belida rasanya lebih gurih dari pada ikan Gabus atau ikan Tenggiri. Protein

adalah merupakan polimer dari asam-asam amino yang membentuk ikatan peptida.

Suatu heksapeptida terdiri dari 6 asam amino yaitu: Arginin (Arg), Glysin (Gly), Leu (Leu),

dan 3 molekul Prolin (Pro). Prolin dapat ditemukan baik di posisi N-terminal maupun C-

terminal. Jika peptida tersebut dihidrolisis parsial, maka akan menghasilkan 3 fragmen

sebagai berikut:

i). H – Gly – Pro – Arg – OH ii). H – Arg – Pro - - OH iii). H – Pro – Leu – Gly - OH

f. Tentukan urutan asam amino yang membentuk heksapeptida tersebut. (6 poin)

Jawab:

Analisis nilainya 4 poin; urutan asam amino yang tepat nilainya 2 poin

Rangkaian keenam asam amino dalam membentuk ikatan peptida adalah :

i). H – Gly – Pro – Arg – OH

ii). H – Arg – Pro - - OH

iii). H – Pro – Leu – Gly - OH

H - Pro - Leu - Gly - OHH - Gly - Pro - Arg - OH

H - Arg - Pro - OH

H - Pro - Leu - Gly - Pro - Arg - Pro - OH

Urutan asam amino dalam heksapeptida : H–Pro–Leu–Gly–Pro–Arg–Pro–OH

Ikatan peptida adalah ikatan yang terjadi antara dua atau lebih asam amino.

OSN_2016 Hal 24

g. Gambarkan dua struktur dipeptida yang tersusun atas asam amino Glysin danAlanin, serta lingkari ikatan peptida dalam struktur peptida dengan urutan asamamino Glysin-Alanin (Gly-Ala). (7 poin)

Jawab:

Nilai: Masing-masing struktur dipeptida nilai 3 poin, ikatan peptida pada dipeptida Glysin-Alanin yang dilingkari 1 poin

Struktur asam amino Glysin dan Alanin serta ikatan peptida yang terjadi antara asamamino Alanin dan Glysin.

C C

H

H

HN

O

OH

C C

H

NH2

H3C

O

ikatan peptida

Alanin - Glysin

C C

H

H

H2N

O

OH

C C

H

NH2

H3C

O

OH

asam amino Alanin asam amino Glysin

+

C C

CH3

H

HN

O

OH

C C

H

NH2

H

O

ikatan peptida

Glysin-Alanin

C C

H

H

H2N

O

OH

C C

H

NH2

H3C

O

OH

asam amino Alanin asam amino Glysin

+

OSN_2016 Hal 25

Soal 7 Inhibitor Tirosinase dalam Bengkuang (Pachyrhizus erosus) (35 poin)

Kuliner Sumatera Selatan lainnya adalah Tekwan, yaitu hidangan sup khas Palembang yang

terbuat dari ikan dan sagu yang dibuat dalam ukuran kecil-kecil, dan disajikan dengan

menggunakan kuah udang dengan rasa yang khas. Biasanya pelengkap tekwan adalah

sohun, jamur dan irisan bengkuang. Walaupun hanya bahan pelengkap, namun umbi

bengkuang (Pachyrhizus erosus) memiliki banyak manfaat untuk kesehatan, diantaranya zat

antioksidan dan pemutih kulit (mengandung zat inhibitor tirosinase yang mencegah

pembentukan zat pewarna kulit melanin). Salah satu senyawa inhibitor tirosinase yang

terkandung dalam bengkuang adalah asam kojat dan turunannya. Asam kojat (C6H6O4)

memiliki pola sinyal dalam spektrum 1H-NMR sebagai berikut: 1H (singlet, 9 ppm); 1H

(singlet, 10,7 ppm, lebar); 1H (singlet, 6,2 ppm); 1 H (singlet, 5,5 ppm, lebar); 2H (singlet,

4,5 ppm). Untuk pola sinyal dalam spektrum 13NMR nya adalah sebagai berikut: 4 sinyal

karbon masing-masing pada geseran kimia 58, 112, 128, 163, 177 dan 181 ppm.

Spektrum IR asam kojat menunjukkan adanya gugus fungsi –CH- alifatik; gugus hidroksi (–

OH); gugus karbonil (–C=O); gugus fungsi alkena terkonjugasi ( –C=C-); dan gugus fungsi

eter (–C-O-C-).

a. Tentukan struktur asam kojat, berikan uraian yang jelas untuk penentuan struktur

tersebut. (6 poin)

Jawab:

Penentuan struktur asam kojat dari data NMR dan IR:

O

HO

O

OH

H

O

HO

O

OH

10,7 ppm

9,0 ppm

6,2 ppm

4,3 ppm

5,5 ppm

128 ppm

163 ppm

181 ppm

112 ppm

177 ppm

58 ppm

Keterangan: ada gugus fungsi –CH- alifatik, gugus fungsi karbonil keton, ikatan

rangkap –C=C- terkonjugasi, gugus fungsi eter –C-O-C- dan gugus fungsi hidroksi –

OH

Asam kojat dapat diubah menjadi berbagai senyawa turunannya yang memiliki berbagai

aktivitas fisiologis dan farmako-aktif. Berikut adalah salah satu skema reaksi sintesis

senyawa turunan asam kojat.

OSN_2016 Hal 26

b. Gambarkan struktur H – L berdasarkan skema reaksi di atas. (10 poin)

Jawab:

Masing-masing struktur nilai 2 poin

O

H3CO

O

OCH3

K

Senyawa inhibitor tirosinase lainnya yang terkandung dalam bengkuang adalah senyawa

golongan flavonoid seperti: daidzein, daidzin, genistein dan turunan flavan. Senyawa flavan

telah banyak disintesis di laboratorium, salah satunya adalah dari reaksi antara turunan

salisilaldehida dengan asetofenon, seperti yang dilakukan oleh Mazimba, dkk. (2011)

sebagaimana skema reaksi berikut.

H+/H2O

H

O

OH

CH3

O

+

NaOHdalam etanol M

NaBH4

dalam metanol

N

O

Flavan

(C15H12O2)

salisilaldehidasetofenon

(C15H16O2)

c. Gambarkan struktur senyawa M dan N sesuai skema reaksi di atas. (4 poin)

Jawab:

Masing-masing struktur nilai 2 poin

OSN_2016 Hal 27

d. Gambarkan mekanisme reaksi antara senyawa salisilaldehid dengan asetofenon

membentuk senyawa M. (4 poin)

Jawab:

Kondensasi aldol senyawa asetofenon dengan salisilaldehid (4 poin)

CH2

O

OH

H

CH2

O

H

O

HO

OH

OH

HO

OH

O

H

OH

H

M(C15H12O2)

-H2O

jika ada tahap yang kurang maka dikurangi 1 poin

e. Gambarkan mekanisme reaksi pembentukan cincin lingkar flavan dari senyawa N.

(4 poin)

Jawab:

Siklisasi intramolekul (substitusi nukleofilik diikuti dehidrasi) (4 poin)

OSN_2016 Hal 28

jika ada tahap yang kurang maka dikurangi 1 poin

f. Tentukan jumlah karbon kiral dalam struktur flavan, jumlah stereoisomer maksimum

dan konfigurasi absolut pada karbon kiral dalam struktur flavan. (3 poin)

Jawab.

Ada 1 karbon kiral (1 poin); stereoisomer maksimum = 21 = 2 (1 poin); konfigurasi

absolut karbon kiral = S (1 poin)

g. Tuliskan dua reaksi kimia yang dapat membedakan salisilaldehid dengan asetofenon

dalam suatu uji kualitatif. (4 poin)

Jawab:

Reaksi yang membedakan salisilaldehid dan asetofenon (uji kualitaitif), masing-

masing reaksi nilai 2 poin (1 poin untuk nama reaksi; 1 poin untuk nama

reagen), bisa dipilih dua dari contoh reaksi berikut:

i) Reaksi redoks dengan reagen Fehling/Benedict/Tollens: salisilaldehid (+),

asetofenon(-);

ii) Reaksi pembentukan iodoform dengan reagen NaOH, I2: salisilaldehid (-),

asetofenon (+);

iii) Reaksi pembentukan hidrazon/oksim/semikarbazon dengan reagen

hidrazin/hidroksilamina/semikarbazida: keduanya membentuk padatan

kuning/jingga namun memiliki titik leleh yang berbeda.

OSN_2016 Hal 29

Soal 8. Polutan Organoklor (24 poin)

Pada periode 1950 – 1980-an, penggunaan pestisida dan insektisida berbasis senyawa

organoklor banyak digunakan di bidang pertanian dan perkebunan di seluruh dunia.

Sejumlah senyawa organoklor yang banyak digunakan pada periode tersebut antara lain

adalah: Aldrin, Chlordane, Dieldrin, Endrin, dan Heptachlor. Kelima senyawa tersebut sejak

tahun 1980 sudah dilarang penggunaannya mengingat banyak efek yang merusak

terhadap lingkungan dan kesehatan. Senyawa-senyawa tersebut dikelompokkan sebagai

senyawa polutan organik yang persisten (persistent organic pollutant, POP), yaitu polutan

organik yang di lingkungan sulit diuraikan secara alami (persisten) baik secara kimia,

biologis maupun fotolitik. Polutan polutan tersebut bersifat toksik dan bioakumulatif dalam

rantai makanan karena mudah larut dalam lemak.

Kelima senyawa organoklor tersebut disintesis dari senyawa prekursor yang sama, yaitu

heksaklorosiklopentadiena (A), yang mengalami reaksi sikloadisi Diels-Alder dengan

senyawa alkena yang aktif, diantaranya adalah norbornadiena dan siklopentadiena. Aldrin,

Dieldrin dan Endrin dihasilkan dari reaksi Diels-Alder antara A dengan norbornadiena,

sedangkan Chlordane dan Heptachlor adalah adduct Diels-Alder antara A dengan

siklopentadiena.

a. Gambarkan struktur senyawa A. (2 poin)

Jawab: Struktur heksaklorosiklopentadiena (A):

b. Struktur norbornadiena adalah sebagai berikut: .

Gambarkan mekanisme reaksi pembentukan senyawa Aldrin (C12H8Cl6) yang

merupakan produk reaksi Diels-Alder antara norbornadiena dengan A. (4 poin)

Jawab:

c. Dalam sintesis Aldrin pada (b), tuliskan senyawa mana yang merupakan diena dan

senyawa mana yang merupakan dienofil dalam reaksi Diels-Alder tersebut. (2 poin)

Jawab:

Diena: senyawa A (heksaklorosiklopentadiena) (1 poin); dienofil: norbornadiena (1

poin).

OSN_2016 Hal 30

d. Senyawa Aldrin apabila direaksikan lebih lanjut dengan asam peroksikarboksilat

seperti meta-Chloroperoxybenzoic acid (mCPBA), maka akan mengalami

epoksidasi pada cincin norbornen menghasilkan dua senyawa yang merupakan

stereoisomer satu sama lain, yaitu Dieldrin dan Endrin yang memiliki rumus molekul

C12H8Cl6O. Gambarkan mekanisme reaksi umum untuk epoksidasi alkena oleh

mCPBA. (4 poin)

Jawab:

e. Gambarkan struktur Dieldrin dan Endrin dengan menunjukkan perbedaan

stereokimia endo dan ekso antara keduanya. (6 poin)

Jawab: nilai masing-masing struktur 3 poin. Jika struktur yang digambarkan tidakmenunjukkan stereokimianya namun kerangka strukturnya benar maka nilainyamasing-masing hanya 1 poin.

f. Senyawa Chlordane (C10H6Cl8) dihasilkan dari reaksi Diels-Alder antara senyawa A

dengan siklopentadiena yang dilanjutkan dengan reaksi klorinasi pada salah satu

gugus alkena yang kerapatan elektronnya lebih tinggi pada senyawa adduct-nya.

Gambarkan struktur Chlordane yang bersesuaian dengan informasi tersebut.

(3 poin)

Jawab:

g. Salah satu cara untuk menguraikan organoklor dari perairan adalah dengan proses

ozonolisis. Jika senyawa Heptachlor yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini

diozonolisis menggunakan ozon (O3) yang dilanjutkan dengan proses oksidatif

OSN_2016 Hal 31

menggunakan hidrogen peroksida, H2O2, maka gambarkan struktur produk yang

terbentuk dari proses tersebut. (3 poin)

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Heptachlor (C10H5Cl7)

Jawab: salah satu dari kedua struktur berikut mendapatkan nilai penuh 3 poin:

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

OO

HO

HO

OO

atau

SEMOGA BERHASIL