UU no 13 / 2003

KIMIAI. Mengenal Ilmu Kimia Berdasarkan kajiannya ilmu kimia dibagi 5 yaitu :1. Kimia Anorganik;2. Kimia Organik;3. Kimia Analitik; 4. Kimia Fisika dan 5. Biokimia.

Ilmu kimia sangat berperan pada kehidupan manusia diantaranya : membuat pupuk; bahan pengawet ; plastic ; sabun mengatasi korosi dst.

Ilmu kimia sangat berperan pada ilmu-ilmu lain seperti : kedokteran ; biologi ; pertanian ; teknik dst.

Ilmu kimia sangat berperan dalam mengatasi berbagai masalah social, diantaranya meningkatkan perekonomian melalui teknik pengawetan, teknik percetakan, kesehatan masyarakat melalui pengembangan obat-obatan dst.

Pengembangan ilmu kimia harus didukung sikap ilmiah, kreatif , jujur, tekun, ulet dan

teliti.

A. Hukum Dasar Kimia dan Stokiometri1. Hukum Dasar Kimia*Hukum kekekalan massa ( Lavoisier ) ; Dalam reaksi kimia, masa zat sebelum dan sesudah reaksi selalu sama. Fe + S FeS

28g 16g 44 g

*Hukum perbandingan tetap ( Proust ) ; Suatu senyawa murni selalu tersusun dari unsure-unsur yang tetap, dengan perbandingan massa tetap. Fe + S FeS masa Fe/BA Fe = masa S/BA S= masa FeS/BA FeS 28/56 S= (28/56)(32) FeS= (28/56)(88)*Hukum perbandingan berganda ( Dalton ) ; Jika dua unsur bersenyawa membentuk lebih dari satu senyawa maka masa unsure yang bersenyawa dengan unsure lain yang bermasa tertentu akan berbanding sebagai bilangan bulat sederhana. Fe + S FeS Fe : S : FeS = 56 : 32 : 88 = 7 : 4 : 11

*Hukum perbandingan volume ( Gay Lussac ); Peda tekanan dan temperature yang sama, perbandingan volume gas-gas reaktan dan hasil reaksi merupakan bilangan bulat dan sederhana. H2(g) + O(g) H2O ( 2:1:1 ) 2 vol. 1 vol 1vol.

2. Stokiometri*Hukum Avogadro ; -Peda tekanan dan temperature yang sama, gas-gas yang bervolume sama mengandung jumlah molekul yang sama pula. ; -Peda tekanan dan temperature yang sama,perbandingan volume gas reaktan atau hasil reaksi sama dengan perbandingan jumlah mol gas reaktan atau hasil reaksi. A + B CVolume gas A : Volume gas B : Volume gas C.

Jumlah mol gas A : Jumlah mol gas B : Jumlah mol gas C.

( VA: VB : VC ) = nA : nB : nCV = k.n ; V/n = k V1/n1 = V2/n2= V3/n3*Persamaan Umum Gas; Volume suatu gas berbanding lurus dengan jumlah mol gas dan temperature, tetapi berbanding terbalik dengan tekanan gas. PV = nRT

R= tetapan gas ( 0,082057 l.atm/moloK*Konsep mol : 1. Massa atom relative; 2.Massa molekul relative; 3. Massa molar; 4. Volume molarMasa atom relative = Masa atom relative (Ar)unsure X = (massa rata-rata 1 atom unsure X) / 1 sma , 1 sma= 1,66 . 10-24 gram. 1 gram= 6,022 . 1023 sma

Masa molekul relative = Massa rata-rata 1 mol X (Mr X) = jml Ar penyusun molekul tsb Mr X = Ar Fe + S FeS , Mr FeS = Ar Fe + Ar S = 56 + 32 = 88 gram.

1mol 1mol 1molMasa molar (Mm) ; massa 1 mol zat dalam satuan gramUntuk unsure mono atomic m = n.Ar n= m/Ar

Untuk unsure di atomic atau senyawa m = n.Mr n= m/Mr

*Volume molar (Vm) : Volume setiap mol gas apa saja pada temp. 00C atau 2730K dan tekanan 1atm adalah 22,4 liter ( pd STP ) *Hubungan dlm Konsep mol:

- 1 mol unsur = 6,02 . 1023 partikel atom

- 1 mol senyawa = 6,02 . 1023 partikel molekul.

- 1 mol (M)= suatu larutan yang mengandung satu mol zat terlarut dalam 1 L larutan

Kemolaran= jumlah mol / volume (L)

*Kadar Zat dalam Campuran - Persen massa ( % massa )= (massa komponen) /( massa campuran) x 100 %

- Persen volume ( % vol )= (vol komponen) /( vol campuran) x 100 %

- Bagian per sejuta massa= (massa komponen) /( massa campuran) x 10.106 ppm - Bagian per sejuta volume= (vol komponen) /( vol campuran) x 10.106 ppm

B. Rumus Molekul dan Rumus Empiris1. Rumus Molekul adalah suatu zat yang menjelaskan jumlah atom setiap unsure dalam satu molekul contoh: glucose ( C6H12O6 ),mengandung 6atom C, 12 atom H dan 6 atom O2. Rumus Empiris adalah rumus yang paling sederhana yang memberikan perbandingan jumlah atom untuk setiap jenis atom yang ada didalam senyawa tersebut glucose ( C6H12O6 ), rumus empiris: CH2O; H2O r. e H2O. Senyawa ion merupakan rumus molekul dan rumus empiris contoh: NaCl; FeS; KOH; CaCO3 dan lainnya.

3. Hubungan Rumus empiris dan Rumus molekul : RM = (RE)n dg n factor pengali. Senyawa X dg.RE = CH2O , RM= 180 Ar ( C=12;H=1danO=16)(MrCH2O)n = MrRM 30 n = 180 , n = 6 , RM =( CH2O )6

Rumus molekul senyawa X = C6H12O6 4. Rumus Empiris dengan Persentasi Komposisi

Kadar unsure dalam suatu senyawa dapat ditentukan dari presentase komposisi atomnya dalam rumus empiris dari suatu senyawa .

Jika suatu senyawa rumus empirisnya adalah AmBn maka;

%A = (m. Ar A)/ Mr RE x 100% ; %B = (n. Ar B)/ Mr RE x 100% %A : %B = ( m. Ar A)/ (n. Ar B) m : n = (%A / Ar A) : (%B / Ar B)

Hitunglah persentase unsure C,H dan O dari senyawa H2CO3 Ar (C=12,H=1,O=16) % H = 2.ArH / Mr H2CO3 x 100 % = 2/62x100% = 3,2 %

% C = 1.ArC / Mr H2CO3 x 100 % = 12/62x100% = 19,4 % % O = 3.ArO / Mr H2CO3 x 100 % = 48/62x100% = 77,4 % 5. Penentuan Rumus Kimia Hibrid

Senyawa Hibrid adalah senyawa yang mengikat air ( H2O ) secara kimia sehingga menjadi bagian dari struktur kristalnya.

Contoh : Kristal CuSO4.5H2O dipanaskan CuSO4(s) + 5 H2O(g) Kristal CuSO4.5H2O dilarutkan CuSO4(s) + 5 H2O(l)Garam tembaga sulfat sebanyak 24,95 g dipanaskan sehingga semua air kristalnya menguap. Setelah pemanasan berat garam menjadi 15,95 gBerapa banyak air Kristal yang terkandung dalam garam tsb.

Penyelesaian : rumus Kristal garam tembaga sulfat CuSO4.xH2O

CuSO4.xH2O CuSO4 + xH2O

Massa x H2O = 24,95 15,95 = 9 g

mol xH2O= 9/18 = 0,5 ; mol CuSO4 = 15,95/159,5 = 0,1 mol xH2O : mol CuSO4 =0,5: 0,1= 5:1 maka rumus Kristal CuSO4.5H2O

6. Perhitungan Persamaan Reaksi

*Cara menentukan koefisien reaksi dengan jumlah mol zat

Mol zat yang dicari = (koefisien zat yang dicari)/ (koefisien zat yang diketahui)x (mol zat yang diketahui)

*Cara menentukan reaktan pembatas :

Tentukan jumlah mol masing-masing reaktan

Jika hasil baginya sama maka masing-masing reaktan sama-sama habis.II. REAKSI KIMIA Reaksi kimia adalah suatu proses untuk mengubah sustu zat menjadi zat lain yang baru. Ditinjau dari waktu reaksi kimia ada yang berlangsung cepat dan ada yang lambat.Reaksi yang berlangsung cepat : petasan dibakar, bom meledak , Na dimasukkan dlm air.

Reaksi yang berlangsung lambat : pengkaratan besi, pembuatan tape dan proses penguraian zat organisme oleh bakteri.

Manfaat mempelajari reaksi: Untuk proses industry mungkin akan dipilih suatu reaksi yang berlangsung cepat tapi hasilnya sedikit dari pada reaksi alternative lain tapi berlangsung lambat. Dipihak lain reaksi yang berlangsung sangat cepat mungkin tidak diinginkan karena dapat menimbulkan ledakan.

Bahkan pada keadaan tertentu ada pula reaksi kimia yang tidak diinginkan, sengga reaksi diusahakan berlangsung selambat mungkin. Misal ; pemberian anti karat.

Permasalahan yang dikemukakan diatas menyebabkan adanya kebutuhan untuk dapat mengukur , mengendalikan dan meramalkan reaksi kimia. Reaksi kimia yang disertai perubahan bilangan oksidasi disebut reaksi redoks. Reaksi oksidasi selalu diikuti oleh reaksi reduksi , artinya reaksi ini terjadi secara bersamaan . Jika reaksi oksidasi terjadi maka reaksi reduksi terjadi juga. Oleh karena itu reaksi ini sering disebut reaksi reduksi oksidasi atau disingkat reaksi redoks .

A. Reaksi Redoks Berdasarkan Pelepasan dan Pengikatan Oksigen Reaksi oksidasi adalah reaksi pengikatan oksigen, Reaksi reduksi adalah reaksi pelepasan oksigen .

Jika sepotong besi dibiarkan diudara terbuka , maka besi tsb akan bereaksi dengan oksigen dari udara , dinamakan reaksi pengkaratan. 4(Fe) + 3O2 2Fe2O3 Contoh reaksi oksidasi: 1. C3H8(g) + O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(l)

2. 2Zn(g) + O2(g) 2 ZnO(s)

Contoh reaksi reduksi: 1. 2KClO3(s) 2 KCl (s)+ 3O2(g) 2. 2Fe2O3(s) + C(s) 4 Fe(s) + 3CO3 B. Reaksi Redoks Berdasarkan Pelepasan dan Pengikatan Oksigen Reaksi redoks bukan hanya reaksi yang melibatkan oksigen, tetapi juga setiap reaksi

yang melibatkan electron. Reaksi oksidasi adalah reaksi pelepasan elektron,

Reaksi reduksi adalah reaksi pengikatan elektron. oksidasi X X+ + elektron

Contoh reaksi oksidasi: 1. Na Na+ + e- reduksi

2. Fe Fe+ + e-

Contoh reaksi reduksi: 1. Na+ + e- Na 2. Fe3+ + e- Fe2+ + e-C. Reaksi Redoks Berdasarkan Perubahan Bilangan Oksidasi Konsep redoks diperluas lagi, pengertiannya berubah dari pelepasan dan pengikatan oksigen menjadi pelepasan dan penerimaan electron dan akhirnya berdasarkan perubahan bilangan oksidasi. Konsep terakhir ini yang sampai sekarang digunakan.

Menurut konsep ini; Reaksi oksidasi adalah reaksi peningkatan bilangan oksidasi, Reaksi reduksi adalah reaksi penurunan bilangan oksidasi .Bilangan oksidasi adalah bilangan yang menyatakan muatan electron dari suatu unsure , senyawa maupun ion.Atom yang melepas electron akan membentuk ion positive (kation) dan mempunyai bilangan oksidasi positif, sedang yang menerima electron akan membentuk ion negave (anion) dan mempunyai bilangan oksidasi negative.

Aturan-aturan untuk menentukan bilangan oksidasi:

1. Bilangan oksidasi unsure bebas adalah nol.

Na; H2; O2; N2 dst adalah nol

2. Bilangan oksidasi atom logam dalam senyawa adalah positif.

a. Logam alkali (Li,Na,K,Rb,Cs) dalam senyawa biloks adalah +1.

b. Logam alkali tanah (Be,Mg,Ca,Sr,Ba) dalam senyawa biloks adalah +2.

c. Logam-logam transisi Fe dalam senyawa biloks +3 dan +2; Cu biloks +1dan +2 , Au biloks adalah +1 dan +3d. Bilangan oksidasi ion tunggal adalah sebesar muatannya Fe+3;Cu+2adalah 3;2

e. Biloks H dalam senyawa +1 dan, biloks O dalam senyawa -2

f. Jumlah biloks seluruh atom dalam senyawa adalah nol.g. Jumlah biloks seluruh atom dalam ion poliatom adalah sebesar muatannya.

MnO4-, SO42-, PO43- adalah -1, -2, -3

Contoh reaksi redoks yang melibatkan ion adalah: oksidasi

1. Fe2+ + MnO4- Fe3+ + Mn2+ Dalam reaksi ini Fe+2 menjadi Fe+3 biloks

+1menjadi +2; MnO4- menjadi Mn2+(+7 menjadi +2) reduksi

0 +1 -2 +1 +1 -1 +1 +1 -22. Cl2 +2KOH KCl + KClO + H2O Dalam reaksi diatas , Cl2 merupakan oksidator dan reduktor. Oksidator : zat pengoksidasi,zat yang mengalami reduksi

Reduktor : zat pereduksi, zat yang mengalami oksidasi. III. THERMOKIMIA

Thermokimia adalah cabang ilmu kimia yang membahas kalor reaksi pada reaksi kimia dan proses fisika. Mempelajari thermokimia berarti kita dapat menentukan berapa banyak jumlah energy yang dibutuhkan agar suatu reaksi dapat berlangsung.Sebaliknya kitajuga dapat menentukan jumlah energy yang dapat dihasilkan oleh suatu reaksi tertentu.

A. Hukum Kekekalan Energi dalam Sistim dan LingkunganEnergi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan oleh manusia, energy hanya dapat diubah bentuknya dari bentuk satu kebentuk lainnya.(azas kekekalan energy yang menyatakan bahwa energy adalah tetap).Sistim adalah bagian alam semesta/ segala sesuatu yang menjadi objek penelitian termokimia.

Lingkungan adalah bagian alam semesta yang berinteraksi dengan sistim atau segala sesuatu yang membatasi sistim.Secara umum energy yang dimiliki suatu zat ada 2 jenis :

Energi kinetic ( Ek ) dan Energi potensial ( Ep )

Jika kita tinjau suatu zat dalam keadaan diam maka zat tsb. Hanya memiliki energy potensial yang tersimpan dalam zat tsb. (U) internal energy ( tidak dapat ditentukan), tetapi perubahan energy dalam (u) dapat ditentukan. u = perubahan energy dalam sistim.

u = q - w q = kalor yang diserap atau dilepas sistim (+ menyerap; - melepas) w = kerja yang dilakukan atau diterima sistim u = q w ,sistim menyerap kalor dan melakukan kerja

u = q+ w ,sistim melepas kalor dan menerima kerja B. Entalpi dan Perubahan Entalpi

Sebuah sistim dapat mengalami perubahan energyReaksi : Zat Reaktan ( R ) Zat Produk ( P )

Keadaan 1 ( U1 ) Keadaan 1 ( U2 )

Sebelum reaksi energydalam =U1, sesudah reaksi energidalam = U2Pada saat reaksi terjadi perubahan energy (U) sebesar U2 - U1.

u = q w atau U2- U1= q w

Reaksi dalam wadah tertutup ; w = P.V (V=0 maka ,w=0 ) u = qv ( qv adalah kalor reaksi pd volume tetap ). Reaksi dalam wadah tererbuka ; u = qp P.V

( qp adalah kalor reaksi pd tekanan tetap ). Entalpi ( H ) sistim adalah jumlah energy sistim dalam segala bentuk.

H = Hp - Hr ; H = qReaksi : N2(g) + 2O2(g) + 66,4 kJ 2 NO2(g)Tentukan besar perubahan enthalpy NO2 yang terbentuk 23 g.Penyelesaian: ( Mr NO2 = 46 )Pada reaksi ini sistim menyerap kalor sebesar 66,4 kJ atau H= 66,4 kJ.2 mol NO2 ; H= 66,4 kJ. Maka 23 g NO2 = 23/46 = 0,5 mol.Untuk menghasilkan 0,5 mol NO2 sistim mempunyai H= 0,5/2x66,4 kJ= 16,6kJ

Reaksi : S2(s) + O2(g) SO2(g) +296,8 kJTentukan besar perubahan enthalpy S yang dibakar 3,2 g.

Penyelesaian: ( Ar S = 32 )Pada reaksi ini sistim melepas kalor sebesar 296,8 kJ atau H= -296,6 kJ.Pembakaran1 mol S menghasilkan , H=- 296,8 kJ. Maka 3,2 g S = 3,2/32 = 0,1 mol.

Untuk membakar 0,1 mol S sistim mempunyai H= 0,1x-296,8 kJ= - 29,68 kJC. Reaksi Eksoterm dan Reaksi Endoterm Reaksi Eksoterm adalah reaksi kimia dengan sistim melepas kalor.

Reaksi Eksoterm : 2Na(s) + 2H2O(l) 2 NaOH(aq) + H2(g) ( r.pelarutan ) ( -q ) C6H12O6 (s) 2C2H5OH (l)+ 2CO2(g) (r.fermentasi ) glucose etanol

H = Hproduk - Hreaktan , Hp < Hr sehingga H Hr sehingga H>0 (positif )Contoh Persamaan TermokimiaJika 1,418 g besi direaksikan dengan chlorine akan terbentuk 3,22 g besi chloride dan dibebaskan kalor 8,58 kJ Tulislah persamaan reaksi tsb.( Ar Cl=35,5, Fe=56 )Penyelesaian :

Reaksi : Fe +Cl2 FeCl21,418 gram Fe = 1,418/56 = 0,025 mol, 3,22 g FeCl= 3,22/127 = 0,025 mol.

Perbandingan mol Fe:mol Cl2:mol FeCl2 = 1 : 1 : 1 jaitu 0,025 mol, kalor = 8,58 . Jika reaksi I mol maka kalor yang dibebaskan = 8,58/ 0,025 = 343,2 kJ

Persamaan termokimia : Fe +Cl2 FeCl2 + 343,2kJ atau H = -343,2 kJ.

D. Jenis-Jenis Perubahan Enthalpi Standar*Perubahan Enthalpi Standar adalah perubahan entalpi atom pada waktu reaksi dilakukan pada T= 25oC atau 298oK dan tekanan 1 atm.( Ho ) H untuk reaksi dilakukan sembarang T dan PReaksi : C(s) + O2(g) CO2 ; Ho = - 393,52 kJ* Perubahan Enthalpi Pembentukan Standar ( Hof ), C(s) + O2(g) CO2* Perubahan Enthalpi Penguraian Standar ( Hop ) , CaCO3 Ca+C +3/2O2* Perubahan Enthalpi Pembakaran Standar ( Hoc ) CH4(g) + O2(g) CO2+2H2O Contoh , Jika kalor pembakaran standart C2H5OH adalah 1.371 kJ, tentukan:

a. Persmaan termokimia pembakaran C2H5OHb. H reasi untuk membakar 23 g C2H5OH

Penyelesaian :

a. Persamaan termokimia : C2H5OH + 3O2 2CO2 +3HO2; H = -1.371 kJb. 23 g C2H5OH = 23/46 mol = 0,5 mol.

Pada pembakaran 0,5 mol C2H5OH= 0,5.( -1.371 kJ ) = - 685,5 kJ.E. Hukum Hess. Suatu reaksi keseluruhan ,kalor reaksi selalu sama, apakah reaksi langsung atau melalui tahapan-tahapan ;1. Zat A dirubah menjadi Zat Z dg kalor reaksi Ho A Ho Z

Ho= H1o+ H2o+ H3o H1o

Penjumlahan H H3o B C H2o Contoh :Diketahui reaksi H2 + F2 2 HF ; H = - 537 kJ

C + 2F2 CF4 ; H = - 680 kJ 2C +2 H2 C2H4 ; H = +52,3 kJ

Tentukanlah H dari reaksi : C2H4 +6 F2 2 CF4 + 4 HF Penyelesaian : Untuk menentukan H diatas ,sesuai hukum Hess(hukum penjumlahan kalor)C2H4 2 C + 2H2 , H = -52,3 kJ (1) 2H2 +2F2 4 HF ; H = -1.074 kJ (2) 2C + 4F2 2CF4 ; H = - 1.360 kJ (3)C2H4 +6 F2 2 CF4 + 4 HF , H = (1)+(2)+(3) = - 2.486,3 kJ

2. Hubungan Ho dg. HofReaksi : CH4 + 2O2 CO2 + H2OBesarnya H dapat ditentukan dari harga Hf zat yang ada pada persamaan reaksi

Zat-zat yang bereaksi sebelum menjadi zat produk dianggap terlebih dahulu mengalami penguraian menjadi unsure-unsurnya, lalu unsure-unsur membentuk produk. Ho = Hofproduk - Hofreaktan

Ho =[ HofCO2+ HofH2O ] [HofCH4 + HofO2 ]

Soal Diketahui enthalpy pembentukan CO2 = -393,52 kJ/mol , H2O(l) = -242 kJ/mol dan

C3H8(g) = -104 kJ/mol Tentukanlah jumlah kalor yang dibebaskan jika 1 g C3H8(g) dibakar sempurna.Penyelesaian : C3H8(g) + 5O2 3 CO2 + 4 H2OHo = Hofproduk - Hofreaktan =[3 HofCO2+ 4HofH2O ] [HofC3H8 + 5 HofO2 ] = =[3( - 393,52 ) + 4(- 242 ) ]kJ [ ( -104 )+ 5.0 ]kJ = - 2.044,56 kJ/mol 1 gram C3H8 = 1/44 mol . Ho = 1/44 x )- 2.044,56) = - 46,47 kJ.Jadi untuk membakar 1g C3H8 dibebaskan kalor sebanyak 46,47 kJ

Soal : Diketahui entalpi pembakaran carbon,hidogen dan etanol berturut-turut 393,5 kJ/mol , -286 kJ/mol dan - 278 kJ/mol .Tentukan entalpi pembentukan etanol

Penyelesaian: 2C(s)+ 3H2(g) +1/2O2(g) C2H5OH ; Ho = ?Ho = Hofproduk - Hofreaktan

= ( -286 )kJ/mol [2 (-393,5)+ 3(-286)+ 0 ]kJ/mol = 1.367 kJ/mol

Jadi entalpi pembentukan 1 mol etanol adalah 1.367 kJ

Tugas

1)Reaksi : S2(s) + O2(g) SO2(g) +296,8 kJ (Ar S=32; O=16 ) Tentukan besar perubahan enthalpy untuk menghasilkan 16 gram SO2 !2)Diketahui entalpi pembakaran gas Hidrogen( 285,85 kJ/mol) ;Carbon( 393,5) kJ/mol

C6H6(g)(-3.267,55kJ/mol) dan C2H5OH (-1.366,85kJ/mol ); (Ar C=12; H=1) Pada pembakaran 1 gram zat-zat diatas yang menghasilkan kalor terbanyak.

3)Perubahan entalpi pembentukan PbO2 dan Pb3O4 masing-masing -66,1 kkal dan

-175,8 kkal, Reaksi : 3 PbO2 Pb3O4 + O2 Jika pada pembentukan Pb3O4 dipergunakan 2mol PbO2 , maka akan terjadi: Penyerapan atau pembebasan energy , berapa besarnya?.

4)Dari senyawa dibawah , berapa besar perubahan bilangan oksidasi

Cr2O42- menjadi Cr3+ ; MnO41- menjadi Mn2+ Cl- menjadi ClO2- ; Cl- menjadi ClO3- 5)Besi berkarat dg reaksi; 4Fe + 3O2 + 2H2O 2 Fe2O3.3H2O Yang sebenarnya terjadi adalah ? (karat besi)6) Kristal CuSO4.5H2O dipanaskan CuSO4(s) + 5 H2O(g) Garam tembaga sulfat sebanyak 2495 g dipanaskan sehingga semua air kristalnya menguap. Setelah pemanasan berat garam menjadi 1595 g

Berapa banyak air Kristal yang terkandung dalam garam tsb.

Note : Pakai kertas folio dan kumpulkan Selasa 20 Maret 12