SMA · 2017. 9. 22. · DALAM PERHITUNGAN reaksi Gambar 1.1. Peta konsep konsep mol dan hukum-hukum...
Transcript of SMA · 2017. 9. 22. · DALAM PERHITUNGAN reaksi Gambar 1.1. Peta konsep konsep mol dan hukum-hukum...
-
SMA Kelas X
Direktorat Pembinaan SMK Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia 2016
KIMIA
SMK TEKNOLOGI REKAYASA
Penulis:
Bayu Triwibowo
Catur Rini Widyastuti
-
Hak Cipta pada Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
Dilindungi Undang-Undang
Penulis:
Bayu Triwibowo
Catur Rini Widyastuti
2017
Disusun dengan huruf Times New Roman, 12 pt
Milik Negara
Tidak Diperdagangkan
Kotak Katalog dalam terbitan (KDT)
-
i
KATA PENGANTAR
Undang-Undang Dasar Negara Republik Indonesia Tahun 1945 Pasal 31 ayat (3)
mengamanatkan bahwa Pemerintah mengusahakan dan menyelenggarakan satu sistem
pendidikan nasional, yang meningkatkan keimanan dan ketakwaan serta akhlak mulia
dalam rangka mencerdaskan kehidupan bangsa, yang diatur dengan undang-undang. Atas
dasar amanat tersebut telah diterbitkan Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 20
Tahun 2003 tentang Sistem Pendidikan Nasional
Implementasi dari undang-undang Sistem Pendidikan Nasional tersebut yang
dijabarkan melalui sejumlah peraturan pemerintan, memberikan arahan tentang perlunya
disusun dan dilaksanakan delapan standar nasional pendidikan, diantaranya adalah
standar sarana dan prasarana. Guna peningkatan kualitas lulusan SMK maka salah satu
sarana yang harus dipenuhi oleh Direktorat Pembinaan SMK adalah ketersediaan bahan
ajar siswa khususnya bahan ajar Peminatan C1 SMK sebagai sumber belajar yang
memuat materi dasar kejuruan
Kurikulum yang digunakan di SMK baik kurikulum 2013 maupun kurikulum
KTSP pada dasarnya adalah kurikulum berbasis kompetensi. Di dalamnya dirumuskan
secara terpadu kompetensi sikap, pengetahuan dan keterampilan yang harus dikuasai
peserta didik serta rumusan proses pembelajaran dan penilaian yang diperlukan oleh
peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diinginkan. Bahan ajar Siswa Peminatan
C1 SMK ini dirancang dengan menggunakan proses pembelajaran yang sesuai untuk
mencapai kompetensi yang telah dirumuskan dan diukur dengan proses penilaian yang
sesuai.
Sejalan dengan itu, kompetensi keterampilan yang diharapkan dari seorang
lulusan SMK adalah kemampuan pikir dan tindak yang efektif dan kreatif dalam ranah
abstrak dan konkret. Kompetensi itu dirancang untuk dicapai melalui proses
pembelajaran berbasis penemuan (discovery learning) melalui kegiatan-kegiatan
berbentuk tugas (project based learning), dan penyelesaian masalah (problem solving
based learning) yang mencakup proses mengamati, menanya, mengumpulkan informasi,
mengasosiasi, dan mengomunikasikan. Khusus untuk SMK ditambah dengan
kemampuan mencipta . Bahan ajar ini merupakan penjabaran hal-hal yang harus
dilakukan peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diharapkan. Sesuai dengan
pendekatan kurikulum yang digunakan, peserta didik diajak berani untuk mencari
sumber belajar lain yang tersedia dan terbentang luas di sekitarnya. Bahan ajar ini
-
ii
merupakan edisi ke-1. Oleh sebab itu Bahan Ajar ini perlu terus menerus dilakukan
perbaikan dan penyempurnaan.
Kritik, saran, dan masukan untuk perbaikan dan penyempurnaan pada edisi
berikutnya sangat kami harapkan; sekaligus, akan terus memperkaya kualitas penyajian
bahan ajar ini.Atas kontribusi itu, kami ucapkan terima kasih. Tak lupa kami
mengucapkan terima kasih kepada kontributor naskah, editor isi, dan editor bahasa atas
kerjasamanya. Mudah-mudahan, kita dapat memberikan yang terbaik bagi kemajuan
dunia pendidikan menengah kejuruan dalam rangka mempersiapkan Generasi Emas
seratus tahun Indonesia Merdeka (2045).
Jakarta, Agustus 2017
Direktorat Pembinaan SMK
-
iii
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ...................................................................... Error! Bookmark not defined.
Daftar Isi ............................................................................................................................ iiii
Daftar Gambar .................................................................................................................... iv
Daftar Tabel ....................................................................................................................... ivi
Pendahuluan ...................................................................................................................... ivii
BAB 1 KONSEP MOL DAN HUKUM–HUKUM DASAR KIMIA DALAM
PERHITUNGAN ................................................................................................................ 1
A. Massa Molekul Relatif .................................................. Error! Bookmark not defined.
B. Persamaan Reaksi .......................................................... Error! Bookmark not defined.
C. Hukum Dasar Kimia ....................................................................................................... 9
D. Rumus Empiris dan Rumus Molekul ........................................................................... 18
E. Senyawa Hidrat (Air Kristal) ........................................................................................ 20
F. Konsep Mol .................................................................................................................. 22
G. Konsentrasi Larutan ..................................................................................................... 26
H. Perhitungan Kimia ....................................................................................................... 28
MENGENAL PARA TOKOH PENEMU HUKUM DASAR KIMIA ............................. 31
UJI KOMPETENSI .......................................................................................................... 36
BAB 2 ELEKTROKIMIA ................................................................................................ 44
A. Sel Volta ....................................................................................................................... 45
B. Elektrolisis .................................................................................................................... 62
C. Korosi ........................................................................................................................... 68
MENGENAL PARA TOKOH PENEMU HUKUM DASAR KIMIA ............................. 77
UJI KOMPETENSI .......................................................................................................... 91
BAB 3 KONSEP REAKSI KIMIA .................................................................................. 99
A. Asam dan Basa ........................................................................................................... 989
B. Reaksi Reduksi dan Reaksi Oksidasi ..................................................................... 13836
UJI KOMPETENSI ........................................................................................................ 143
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 14950
GLOSARIUM ................................................................................................................. 150
INDEX ...................................................................................................................... 150155
-
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Peta konsep .................................................................................................... 2
Gambar 1.2. Penimbangan dalam pengukuran massa atom ................................................ 2
Gambar 1.3. Proses fotosintesis tumbuhan ......................................................................... 8
Gambar 1.4. Antoine Laurent Lavoisier ............................................................................ 10
Gambar 1.5. Percobaan Lavoisier ..................................................................................... 11
Gambar 1.6. Joseph Louis Proust...................................................................................... 11
Gambar 1.7. Dalton ........................................................................................................... 14
Gambar 1.8. Gay Lussac ................................................................................................... 16
Gambar 1.9. Skema hubungan antara jumlah mol dengan jumlah partikel ..................... 23
Gambar 1.10. Antoine Laurent Lavoisier .......................................................................... 31
Gambar 1.11. Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro ............................................... 34
Gambar 2.1. Peta konsep .................................................................................................. 44
Gambar 2.2. Rangkaian Sel Galvani atau Sel Volta ......................................................... 46
Gambar 2.3. Sel galvani atau sel volta antara Zn dan Larutan CuSO4 ............................. 47
Gambar 2.4. Susunan baterai kering ................................................................................ 57
Gambar 2.5. Susunan baterai alkalin ............................................................................... 58
Gambar 2.6. Susunan baterai kancing ............................................................................. 58
Gambar 2.7. Korosi pada pagar ....................................................................................... 68
Gambar 2.8. Proses korosi pada material logam ............................................................. 69
Gambar 2.9. Korosi permukaan ....................................................................................... 71
Gambar 2.10. Korosi Galvanis .......................................................................................... 71
Gambar 2.11. Korosi Tegangan ........................................................................................ 72
Gambar 2.12. Korosi celah .............................................................................................. 72
Gambar 2.13. Korosi sumuran ......................................................................................... 73
Gambar 2.14. Korosi erosi ............................................................................................... 74
Gambar 2.15. Korosi pelarutan selektif ........................................................................... 74
Gambar 2.16. Korosi antar batas butir............................................................................. 76
Gambar 2.17. Svente Arrhennius ..................................................................................... 77
Gambar 2.18. Laboratorium Arrhenius ............................................................................ 78
Gambar 2.19. Johannes Nicolaus Brønsted ..................................................................... 81
Gambar 2.20. University of Copenhagen ........................................................................ 83
-
v
Gambar 2.21. Thomas Martin Lowry ............................................................................... 84
Gambar 2.22. Gilbert Newton Lewis ................................................................................ 87
Gambar 3.1. Peta konsep .................................................................................................. 99
Gambar 3.2. Bahan Makanan yang Mengandung Asam ................................................. 100
Gambar 3.3. Produk Bersifat Basa dalam Kehidupan Sehari-hari ................................... 101
Gambar 3.4. Garam ......................................................................................................... 101
Gambar 3.5. Teori Asam Lewis ........................................................................................ 105
Gambar 3.6. Teori Asam Basa Lewis ............................................................................... 106
Gambar 3.7. Asam Anorganik dan Asam Organik ........................................................... 108
Gambar 3.8. Kertas Lakmus ........................................................................................... 115
Gambar 3.9. Identifikasi Kertas Lakmus .......................................................................... 115
Gambar 3.10. Sumber Indikator Alami ........................................................................... 116
Gambar 3.11. Indikator pH Kertas .................................................................................. 117
Gambar 3.12. Skala pH Berdasarkan Warna ................................................................... 117
Gambar 3.13. Warna Larutan Indikator pH .................................................................... 118
Gambar 3.14. Indikator PP berwarna pink saat basa dan tak berwarna saat asam ....... 118
Gambar 3.15. pH Meter .................................................................................................. 119
Gambar 3.16. Skala Kesetimbangan Asam Basa ............................................................. 123
Gambar 3.17. Metode Titrasi .......................................................................................... 126
Gambar 3.18. Titik Ekuivalen Titrasi ............................................................................... 127
Gambar 3.19. Kurva titrasi asam kuat (titrat) dengan basa kuat (titran) ....................... 128
Gambar 3.20. Kurva titrasi asam lemah dengan basa kuat ............................................ 129
Gambar 3.21. Kurva titrasi asam kuat dengan basa lemah ............................................ 130
Gambar 3.22. Kurva titrasi asam lemah dengan basa lemah ......................................... 130
Gambar 3.23. Penerapan asam basa dalam bidang pertanian ....................................... 135
Gambar 3.24. Bahan untuk menetralkan pH Basa .......................................................... 139
-
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Hasil Penelitian Proust ...................................................................................... 12
Tabel 1.2 Perbandingan Nitrogen dan Oksigen dalam Senyawanya ................................ 15
Tabel 1.3.Data penelitian Gay Lussac .............................................................................. 16
Tabel 1.4 Beberapa Data Hasil Percobaan Volume Gas Yang Bereaksi .......................... 16
Tabel 1.5 Beberapa Contoh Senyawa Hidrat .................................................................... 21
Tabel 1.6 Massa Molar Beberapa Zat ............................................................................... 22
Tabel 2.1 Deret volta ........................................................................................................ 50
Tabel 2.2 Nilai Potensial Standar Elektroda ..................................................................... 53
Tabel 3.1 Senyawa Asam Lemah dan Asam Kuat .......................................................... 109
Tabel 3.2 Senyawa Basa Lemah dan Basa Kuat ............................................................. 111
Tabel 3.3 Hasil Pengamatan Beberapa Indikator Asam Basa Alami .............................. 116
Tabel 3.4 Indikator Asam Basa ....................................................................................... 120
-
vii
PENDAHULUAN
A. Deskripsi
Buku Kimia untuk SMK Teknologi dan Rekayasa Kelas X terdiri dari dua modul,
yaitu modul 1 untuk semester 1 dan modul 2 untuk semester 2. Modul ini merupakan
modul 2, yang akan mempelajari konsep-konsep dasar ilmu kimia, meliputi Reaksi
Oksidasi Reduksi; Hukum Dasar Ilmu Kimia dan Hitungan Kimia; serta Elektrokimia.
B. Prasyarat
Untuk mempelajari modul ini tidak diperlukan prasyarat mata pelajaran tertentu.
C. Petunjuk Penggunaan Modul
• Pelajari daftar isi serta peta konsep tiap materi dengan cermat dan teliti, untuk
mengetahui kedudukan tiap konsep.
• Perhatikan langkah-langkah dalam melakukan pekerjaan dengan benar untuk
mempermudah dalam memahami suatu proses pekerjaan, sehingga diperoleh hasil
yang maksimal.
• Pahami setiap materi teori dasar yang akan menunjang penguasaan suatu pekerjaan
dengan membaca secara teliti. Apabila terdapat evaluasi, maka kerjakan evaluasi
tersebut sebagai sarana latihan.
• Jawablah tes formatif dengan jawaban yang singkat dan jelas serta kerjakan sesuai
dengan kemampuan Anda setelah mempelajari modul ini.
• Bila terdapat penugasan, kerjakan tugas tersebut dengan baik dan jika perlu
konsultasikan hasil tersebut pada guru atau instruktur.
• Catatlah kesulitan yang Anda dapatkan dalam modul ini untuk ditanyakan pada guru
pada saat kegiatan tatap muka. Bacalah referensi yang lain yang berhubungan
dengan materi modul agar Anda mendapatkan pengetahuan tambahan.
D. Tujuan Akhir
Setelah mempelajari modul ini diharapkan anda dapat:
1. Menjelaskan tentang konsep Reaksi Oksidasi Reduksi
2. Menjelaskan tentang konsep Hukum Dasar Ilmu Kimia dan Hitungan Kimia
3. Menjelaskan tentang konsep Elektrokimi
-
1
BAB 1
KONSEP MOL DAN HUKUM–HUKUM DASAR KIMIA
DALAM PERHITUNGAN
Gambar 1.1. Peta konsep konsep mol dan hukum-hukum dasar kimia dalam perhitungan
Setelah mempelajari bab 1 ini, saudara diharapkan dapat menjelaskan tentang
massa molekul relatif, persamaan reaksi umum, persenyawaan hidrat, perhitungan konsep
larutan hingga hukum-hukum dasar kimia yang mendasari materi itu semua.
A. MASSA RELATIF
Pada awal Abad-20 telah ditemukan peralatan yang sangat peka. Hal tersebut
menyebabkan para ahli kimia melakukan percobaan tentang massa satu atom.
Berdasarkan percobaan, dihasilkan hasil pengukuran untuk:
1. Massa satu atom H= 1,66 x 10-24 gram
2. Massa satu atom O= 2,70 x 10-23 gram
3. Massa satu atom C= 1,99 x 10-23 gram
Konsep mol
Massa
molekul
relatif
Persamaan
reaksi
Hukum-
hukum
dasar
kimia
Rumus
empiris
dan
rumus
moleku
l
Senyawa
hidrat
Konsentra
si larutan
Perhitung
an kimia
Mol dan
fraksi
Molalitas Molaritas
-
2
Dari data tersebut dapat dilihat bahwa massa satu atom sangatlah kecil. Para
ilmuwan sepakat menggunakan besaran Satuan Mass (sma) atau Atomic Massa Unit
(amu) atau biasanya disebut juga satuan Dalton. Ukuran atom kecil sekali sehingga tidak
memungkinkan menentukan massa atom dengan cara menimbangnya dengan neraca.
Sumber: http://chemistryeducenter.blogspot.co.id
Gambar 1.2. Penimbangan dalam pengukuran massa atom
Para Ilmuwan atau yang ahli di bidang kimia menggunakan isotope karbon C-12
sebagai standar dengan massa atom relative sebesar 12. Massa atom relatif tersebut
menyatakan perbandingan massa rata–rata satu atom suatu unsur terhadap 1/12 massa
atom C-12. Pernyataan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:
1 satuan massa atom (amu)= 1/12 massa 1 atom C-12
Contoh soal 1:
Massa atom rata–rata oksigen sebesar 1,33 kali massa atom karbon C-12. Maka massa
atom relative dari oksigen adalah...
Jawab:
ArO = 1,33 x Ar C-12
= 1,33 x 12
= 15,96
-
3
Para ilmuwan membandingkan massa atom yang berbeda–beda dengan
menggunakan skala massa atom relatif dengan “Ar”.
Para ahli membuat kesepakatan untuk menggunakan C-12 atau isotope 12C sebagai
standar karena mempunyai kestabilan inti yang inert dibanding dengan atom lainnya.
Massa atom relatif suatu unsur (Ar) merupakan bilangan yang menyatakan perbandingan
massa satu atom tersebut dengan 1/12 massa satu atom C-12.
Apabila pernyataan tersebut dituliskan dalam persamaan yaitu sebagai berikut:
ArX=massa atom rata-rata X
112
massa atom karbon-12
Contoh soal 2:
Apabila diketahui massa 1 atom oksigen 2,7 x 10-23 gram, Ar atom O apabila massa atom
C=1,99 x 10-23 gram adalah…
Jawab:
Ar atom O = massa 1 atom O
1
12massa 1 atom karbon C-12
=2,7 x 10-23
1
12x 1,99 x 10-23
=16,283
Besarnya harga Ar juga ditentukan oleh harga rata–rata isotop tersebut. Sebagai
contoh, di dalam terdapat 35Cl dan 37Cl dengan perbandingan 75% dan 25% maka Ar Cl
dapat dihitung dengan cara:
Ar Cl = (75% x 35) + (25% x 37)
= 35,5
Ar merupakan angka perbandingan sehingga tidak mempunyai satuan.
Molekul merupakan gabungan dari beberapa unsur dengan perbandingan tertentu.
Unsur–unsur yang sama bergabung membentuk molekul unsur, sedangkan unsur–unsur
yang berbeda membentuk molekul senyawa. Massa molekul relative adalah perbandingan
massa molekul (Mr). Massa molekul relatif adalah perbandingan massa molekul unsur
atau senyawa terhadap 1/12 x massa atom C-12. Secara matematis dapa dinyatakan
menjadi:
Mr (unsur)=massa molekul unsur
112
x massa atom karbon-12
-
4
Mr (senyawa)=massa molekul senyawa
112
x massa atom karbon-12
Massa molekul dapat dihitung dengan menjumlahkan Ar dari atom-atom
pembentuk molekul tersebut.
Mr= ∑ Ar atom penyusun
Contoh:
Mr H2O = (2 x Ar H) + (1 x Ar O)
= (2 x 1) + (1 x 16)
= 18
Mr (NH4)2SO4 = (2 x Ar N) +(8 x Ar H) + (1 x Ar S) + (4 x Ar O)
= (2 x 14) + (8 x 1) + (1 x 32) + (4 x 16)
= 28 + 8 + 32 + 64
= 132
SOAL LATIHAN
Hitunglah massa molekul relatif senyawa- senyawa berikut:
1. SO3 6. Na2CO3
2. CO2 7. Ca3(PO4)2
3. NH3 8. CaC2O4
4. CH4 9. urea
5. Fe2O3 10. Amonium Nitrat
B. PERSAMAAN REAKSI
Persamaan reaksi menggambarkan suatu reaksi kimia yang terdiri atas rumus
kimia pereaksi (reaktan) dan hasil reaksi (produk) disertai koefisiennya masing –
masing.Persamaan reaksi yang sempurna disebut juga persamaan reaksi yang telah
setara.Syarat – syarat suatu persamaan reaksi yang setara adalah sebagai berikut.
1. Jenis unsur–unsur sebelum dan sesudah reaksi selalu sama.
2. Jumlah masing–masing atom sebelum dan sesudah reaksi selalu sama (memenuhi
hukum kekekalan massa).
-
5
3. Perbandingan koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol (khusus yang
berwujud gas perbandingan koefisien juga menyatakan perbandingan volume
asalkan suhu dan tekanannya sama).
4. Pereaksi (reaktan) dan hasil reaksi (produk) dinyatakan dengan rumus kimia yang
benar. Pada reaksi kimia atau perubahan kimia, zat-zat yang mengalami perubahan
disebut zat pereaksi (reaktan) dan zat-zat hasil perubahan disebut hasil reaksi
(produk).
xA + yB → zC
(zat ruas kiri) (zat ruas kanan)
(reaktan) (produk)
(pereaksi) (hasil reaksi)
Keterangan: x, y z adalah koefisien reaksi.
Wujud zat–zat yang terlibat reaksi harus dinyatakan dalam tanda kurung setelah
rumus kimia.
Dalam rangka penyetaraan persamaan reaksi kita diperbolehkan mengubah jumlah
rumus kimia (jumlah molekul atau satuan rumus) tetapi tidak boleh mengubah rumus
kimia zat–zat yang terlibat persamaan reaksi.Jumlah satuan rumus kimia disebut
koefisien.Selain menggambarkan rumus kimia, persamaan reaksi yang sempurna juga
menunjukkan wujud zat yang terlibat dalam reaks. Wujud zat dalam persamaan reaksi
disingkat dengan:
(s) : solid (zat padat)
(l) : liquid (zat cair)
(aq) : aqueous (larutan dalam air)
(g) : gas
Contoh:
Ca(s) + 2H2O (l) →Ca(OH)2(aq) + H2(g)
Dibaca: unsur kalsium dalam bentuk padat bereaksi dengan dua buah molekul air dalam
bentuk cair menghasilkan kalsium hidroksida (zat terlarut dalam air) dan hidrogen
dalam bentuk gas.
Persamaan reaksi disetarakan terlebih dahulu agar disebut persamaan reaksi yang
sempurna. Beberapa syarat disebut persamaan reaksi setara adalah:
1. Pereaksi dan hasil reaksi dinyatakan dengan rumus kimia yang benar
-
6
2. Memenuhi hukum kekekalan massa yang ditunjukkan oleh jumlah atom-atom
sebelum reaksi (di sebelah kiri tanda panah) harus sama dengan jumlah atom-
atom sesudah reaksi (di sebelah kanan tanda panah)
3. Wujud zat-zat yang terlibat reaksi harus dinyatakan dalam tanda kurung setelah
rumus.
Contoh soal 3:
Setarakan persamaan reaksi berikut.
a. N2 (g) + H2 (g) → NH3 (g)
b. C2H6 (g) + O2 (g)→ CO2 (g) + H2O (l)
Jawab:
a. N2 (g) + H2 (g) → NH3 (g)
Dapat dilihat bahwa persamaan reaksi tersebut belum setara
➢ Unsur atom N diruas kiri terdapat 2 atom, di ruas kanan terdapat 1 atom N
➢ Unsur atom H diruas kiri terdapat 2 atom, di ruas kanan terdapat 3 atom H
Agar persamaan reaksi tersebut menjadi setara, maka:
➢ Tuliskan angka 2 (sebagai koefisien reaksi) di depan NH3
➢ Tuliskan angka 3 (sebagai koefisien reaksi) di depan H2
Persamaan reaksi akan menjadi:
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
b. C2H6 (g) + O2 (g)→ CO2 (g) + H2O (l)
Dapat dilihat bahwa persamaan reaksi tersebut belum setara
➢ Unsur atom C diruas kiri terdapat 2 atom, di ruas kanan terdapat 1 atom C
➢ Unsur atom H diruas kiri terdapat 6 atom, di ruas kanan terdapat 2 atom H
➢ Untuk atom O diruas kiri terdapat 2 atom, di ruas kanan terdapat 3 atom C
Agar persamaan reaksi tersebut menjadi setara, maka:
➢ Tuliskan angka 2 (sebagai koefisien reaksi) di depan CO2
➢ Tuliskan angka 3 (sebagai koefisien reaksi) di depan H2O
➢ Tuliskan angka 7/2 (sebagai koefisien reaksi) di depan O2
Persamaan reaksi akan menjadi:
C2H6 (g) + 7/2 O2 (g)→ 2 CO2 (g) + 3 H2O (l)
Agar koefisien tersebut berupa bilang bulat maka seluruh koefisien dikalikan 2,
persamaan reaksi menjadi:
2 C2H6 (g) + 7 O2 (g)→ 4 CO2 (g) + 6 H2O (l)
-
7
SOAL LATIHAN
1. Setarakan persamaan reaksi berikut!
a. C3H4 + O2→ CO2 + H2O
b. Fe2O3 + HBr → FeBr3 + H2O
c. Al + HCl → AlCl3 + H2
d. Zn + H2SO4→ ZnSO4 + H2
e. I2 + NaOH → NaI + NaIO3 + H2O
2. Setarakan reaksi berikut!
a. Na (s) + H2O(l) NaOH (aq) + H2 (g)
b. Ba(OH)2 (aq) + P2O5 (s) Ba3(PO4)2(s) + H2O (l)
c. Zn (s) + HNO3 (aq) Zn(NO3)2 (aq) + NH4NO3 (s) + H2O(l)
d. CH4 (g) + O2 (g) CO2 (g) + H2O (g)
e. Fe2O3 (s) + H2SO4 (aq) Fe2(SO4)3 (aq) + H2O (l)
-
8
PENGETAHUAN UMUM
PERSAMAAN REAKSI DALAM ILMU BIOLOGI
Reaksi Dan Proses Fotosintesis Pada Tumbuhan
Sumber: www.gudangbiologi.com
Gambar 1.3. Proses fotosintesis pada tumbuhan
Fotosintesis merupakan kata yang berasal dari bahasa Yunani, yakni foto dan
synthesis. Foto sendiri diartikan sebagai cahaya sedangkan synthesis merupakan kata
yang bermakna menggabungkan atau penggabungan. Kata fotosintesis sering digunakan
dala lingkup kajian ilmu biologi. Apa sebenarnya fotosintesis tersebut? Secara sederhana,
ia bisa diartikan sebagai proses pembuatan makanan yang dilakukan oleh tumbuhan
berwarna hijau dengan melibatkan cahaya matahari di dalamnya. Selain matahari, proses
fotosintesis ini juga melibatkan beberapa enzim. Proses fotosintesis ini biasa dilakukan
oleh tumbuh-tumbuhan, beberapa jenis alga dan juga bakteri dalam rangka menghasilkan
energi yang akan digunakan dalam berbagai aktifitas. Energi tersebut biasa juga disebut
dengan nutrisi.
Daun pada tumbuhan memiliki fungsi utama yakni sebagai tempat terjadinya
proses fotosintesis. Sebenarnya, fotosintesis tak hanya penting bagi tumbuhan tetapi juga
bagi semua makhluk hidup yang menghuni bumi. Mengapa? Sebab oksigen yang ada di
http://www.gudangbiologi.com/
-
9
bumi ini sebagian besar diproduksi oleh tumbuhan. Hal inilah yang menjadikan
pepohonan sering dijuluki paru-paru planet bumi. Organisme yang melakukan proses
fotosintesis dikenal dengan nama fototrof. Fotosintesis sebenarnya merupakan salah satu
cara asimilasi karbon sebab pada proses fotosintesis, karbon bebas kemudian diikat
sehingga menjadi gula.
Proses fotosintesis pada terdapat pada tumbuhan hijau yang bersifat autotrof
yakni bisa menyusun makanannya sendiri. Melalui daun, tumbuhan menyerap molekul
karbondioksida juga air dalam rangka menghasilkan gula dan juga oksigen. Kedua
senyawa tersebut kemudian akan digunakan sebagai penyokong pertumbuhannnya.
Adapun persamaan rekaksi yang terjadi dalam proses fotosintesis adalah sebagai berikut:
6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2
Tumbuhan yang melakukan proses fotosintesis memerlukan bantuan cahaya
matahari. Mereka mampu menyerap cahaya tersebut sebab mereka memiliki zat hijau
daun atau klorofil. Klorofil ini sendiri ada di dalam bagian organel bernama kloroplast.
Pada bagian daun tumbuhan, terdapat dua lapisan sel yang dinamai denegan mesofil. pada
bagian ini terdapat kurang lebih setengah juta kloroplast yang tersebar di setiap
millimeter persegi. Cahaya matahari selanjutnya akan melewati lapisan epidermis yang
tanpa warna kemudian melaju menuju mesofil. Pada bagian inilah sebagian besar
kegiatan fotosintesis berlangsung.
C. HUKUM DASAR KIMIA
Terdapat empat hukum dasar kimia yang dipakai dalam perhitungan kimia.
Keempat hukum dasar tersebut adalah sebagai berikut:
1. Hukum Kekekalan Massa.
2. Hukum Perbandingan Tetap.
3. Hukum Perbandingan Berganda.
4. Hukum Perbandingan Volume.
Keempat hukum dasar kimia tersebut akan dijelaskan lebih lanjut dalam bahasan
berikut ini.
-
10
1. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
Sumber: id.wikipedia.org
Gambar 1.4. Antoine laurent lavoisier
Hukum kekekalan massa ini ditemukan oleh Antoine Laurent Lavoisier (1743-
1794). Lavoisier adalah seorang ahli kimia yang berkebangsaan Inggris. Dia menyelidiki
hubungan massa zat sebelum dan setelah reaksi. Lavoisier melakukan penelItiannya
dengan cara menimbang zat-zat sebelum bereaksi kemudian menimbang hasil-hasil reaksi
tersebut. Penelitiannya ternyata menghasilkan massa zat sebelum dan setelah bereaksi
selalu sama.
Sumber: id.wikipedia.org Gambar 1.5. Percobaan lavoisier
Penelitian yang dilakukan Lavoisier yaitu mereaksikan cairan merkuri dengan gas
oksigen dalam suatu wadah di dalam ruang tertutup. Reaksi tersebut menghasilkan
merkuri oksida yang berwarna merah. Jika merkuri oksida yang berwarna merah tersebut
-
11
dipanaskan kembali, senyawa tersebut akan terurai menghasilkan sejumlah cairan
merkuri dan gas oksigen dengan jumlah yang sama seperti semula.
Pada reaksi kimia biasanya disertai perubahan–perubahan materi yang umumnya
berlangsung dalam sistem terbuka. Pada sistem terbuka tersebut, ada hasil reaksi yang
meninggalkan sistem (misalnya pada pembakaran kertas) atau pada proses yang masuk ke
dalam sistem (misalnya pada proses fermentasi aerob yang memerlukan oksigen dari luar
sistem). Hal tersebut menyebabkan seakan–akan massa zat sebelum dan setelah reaksi
menjadi tidak sama. Lavoisier melakukan penelitian yang membuktikan bahwa massa
sebelum dan setelah reaksi adalah sama.
Kesimpulan penelitian Lavoisier menghasilkan hukum yang dikenal dengan
“Hukum Kekekalan Massa”. Hukum tersebut berbunyi:
“Dalam reaksi kimia, massa zat – zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama”
Contoh:
Hidrogen + Oksigen → air
(8g) (64 g) (72 g)
2. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
Sumber: id.wikipedia.org
Gambar 1.6. Joseph louis proust
Senyawa merupakan suatu zat yang dibentuk oleh dua unsur atau lebih, misalnya
senyawa karbondioksida (CO2). Karbondioksida dibentuk oleh dua unsur yaitu unsur
karbon dan unsur oksigen. Untuk menyelidiki perbandingan pada unsur pembentuk
-
12
senyawa, seorang ahli kimia Perancis yang bernama Joseph Louis Proust (1754–1826)
melakukan penelitian yaitu mencoba menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk
membentuk senyawa air. Hasil dari penelitian Proust dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1. Hasil Penelitian Proust
Massa Hidrogen
yang Direaksikan
(g)
Massa Oksigen
yang
Direaksikan (g)
Massa Air
yang
Terbentuk (g)
Sisa
Hidrogen
atau Oksigen
(g)
1
2
1
2
8
8
9
16
9
9
9
18
-
1 g hidrogen
1 g oksigen
-
Berdasarkan Tabel 1.1. maka dapat dilihat bahwa untuk setiap 1 gram gas
hidrogen bereaksi dengan 8 gram oksigen menghasilkan 9 gram senyawa air. Hal tersebut
membuktikan bahwa massa hidrogen dan oksigen yang terkandung dalam senyawa air
memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1:8. Perbandingan tersebut berlaku untuk
berapapun banyaknya air yang terbentuk. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh
Proust, terbentuklah suatu teorinya yang sering dikenal dengan sebutan “Hukum
Perbandingan Tetap”. Hukum tersebut berbunyi:
“Perbandingan massa unsur–unsur penyusun suatu senyawa selalu tetap”
Contoh soal 4:
Apabila Kun mereaksikan 8 gram hidrogen dengan 80 gram oksigen, berapa massa air
yang terbentuk?
Jawab:
Perbandingan massa hidrogen dengan oksigen= 1:8.
Perbandingan massa hidrogen dengan oksigen yang dicampurkan= 8:80
Perbandingan massahidrogen dan oksigen adalah selalu tetap, sehingga untuk 8 gram
hidrogen yang bereaksi memerlukan oksigen sebanyak 8 x 8 gram oksigen= 64 gram
oksigen.
Pada soal ini oksigen yang dicampurkan tidak bereaksi sempurna karena masih
terdapat sisa oksigen sebanyak (80–64) gram= 16 gram. Setelah mengetahui massa
oksigen dan hidrogen yang bereaksi maka kita bisa menghitung massa air yang terbentuk
dari 8 gram hidrogen dan 64 gram oksigen yaitu sebanyak 72 gram air dengan sisa
oksigen sebanyak 16 gram.
Reaksi yang terjadi yaitu sebagai berikut:
-
13
H2 + O2 → H2O
perbandingan massa 1 8 9
awal reaksi 8 80 -
yang bereaksi 8 64 72
yang tersisa - 16 72
Hukum Proust dapat dijabarkan lagi untuk menentukan kadar unsur atau massa
unsur dalam senyawa yang terbentuk. Penjabaran tersebut adalah sebagai berikut:
Bentuk umum senyawa AxBy dapat dijabarkan menjadi:
% A dalam senyawa AxBy =x . ArA
Mr AxBy. %AxBy
Massa B dalam senyawa AxBy =n . ArB
Mr AxBy. massa AxBy
Dari persamaan di atas dapat diturunkan kadar zat dalam campuran, cuplikan, atau
mineral, atau bijih, yaitu sebagai berikut:
% zat dalam campuran= Banyaknya zat tersebut
Banyaknya campuran x 100%
Contoh soal 5:
Berapa kadar Ca dalam 100 gram CaCO3? (Ar: C= 12, O= 16, Ca= 40)
Jawab:
Massa Ca = (Ar Ca/Mr CaCO3) x massa CaCO3
= 40/100 x 100 gram
= 40 gram
Kadar Ca = massa Ca/Massa CaCO3 x 100%
= 40/100 x 100%
= 40%
Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan mengenai sifat–sifat suatu senyawa
yaitu sebagai berikut:
1. Tergolong zat tunggal
2. Homogen
3. Dapat diuraikan menjadi dua jenis zat atau lebih dengan cara kimia
4. Terdiri atas dua jenis atau lebih unsur dengan perbandingan tertentu.
5. Mempunyai sifat-sifat tertentu yang berbeda dari sifat unsur-unsur penyusunnya
(sifat unsur penyusun senyawa tidak nampak lagi).
-
14
3. Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)
Sumber: id.wikipedia.org
Gambar 1.7. Dalton
Dalam senyawa kimia, rumus kimia menunjukkan komposisi kimianya. Dalam
suatu senyawa misalnya gula, tiga unsur bergabung dan masing-masing menyumbangkan
atom tertentu untuk membentuk suatu senyawa. Pada senyawa air terdapat dua unsur
pembentuk senyawa yaitu unsur hidrogen dan oksigen. Unsur yang sama dapat
membentuk senyawa yang berbeda–beda, misalnya unsur belerang dan oksigen dapat
membentuk senyawa SO3 dan SO4. Contoh lainnya misalnya unsur hidrogen dan oksigen
dapat membentuk senyawa H2O dan H2O2.
Seorang ahli fisika dan kimia serta guru sekolah dari Inggris yang bernama Dalton
menyelidiki perbandingan unsur–unsur pembentuk senyawa pada setiap senyawa dan
mendapatkan suatu pola keteraturan. Pola tersebut dinamakan sebagai hukum
perbandingan berganda. Hukum tersebut berbunyi:
“Apabila suatu unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, massa salah
satu unsur tersebut tetap (sama), maka perbandingan massa unsur yang lain dalam
senyawa–senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana”.
Contoh:
Nitrogen dan oksigen dapat membentuk senyawa–senyawa N2O, NO, N2O3, dan
N2O4 dengan komposisi massa yang terlihat dalam tabel berikut ini.
-
15
Tabel 1.2. Perbandingan Nitrogen dan Oksigen dalam senyawanya
Senyawa Massa Nitrogen
(g)
Massa Oksigen
(g)
Perbandingan
N2O 56 32 7:4
NO 28 32 7:8
N2O3 56 96 7:12
N2O4 56 128 7:16
Dari Tabel 1.2. dapat dilihat bahwa massa unsur N dibuat tetap atau sama
sebanyak 7 gram maka perbandingan massa oksigen dalam masing–masing senyawa
N2O, NO, N2O3, dan N2O4 secara berurutan adalah 4:8:12:16 atau 1:2:3:4.
4. Hukum Perbandingan Volume (Gay Lussac)
Sumber: id.wikipedia.org
Gambar 1.8. Gay lussac
Sebelum Gay Lussac melakukan penelitian tentang perbandingan volume dari
berbagai gas yang terlibat pada reaksi, sudah ada penemuan ilmuwan yang menemukan
bahwa gas hidrogen dapat bereaksi dengan gas oksigen membentuk air.Perbandingan
volume gas hidrogen dan oksigen dalam reaksi tersebut tetap, yaitu 2:1. Kemudian pada
tahun 1808, Joseph Gay Lussac, seorang ilmuwan Perancis, berhasil melakukan
penelitian tentang volume gas yang terlibat pada berbagai reaksi dengan menggunakan
berbagai macam gas.
-
16
Data penelitian yang dilakukan oleh Gay Lussac dapat dilihat pada tabel 1.3.
Tabel 1.3. Data penelitian Gay Lussac
Percobaan ke- Volume gas
oksigen yang
direaksikan (L)
Volume gas
hidrogen yang
direaksikan (L)
Volume uap air
yang dihasilkan
(L)
1 1 2 2
2 2 4 4
3 3 6 6
Gay Lussac mengatakan bahwa 2 volume gas hidrogen bereaksi dengan 1 volume
gas oksigen membentuk 2 volume uap air. Pada reaksi pembentukan uap air tersebut, agar
reaksi sempurna, maka untuk setiap 2 volume gas hidrogen diperlukan 1 volume gas
oksigen, menghasilkan 2 volume uap air.
“Semua gas yang direaksikan dengan hasil reaksi, diukur pada suhu dan
tekanan yang sama atau (T,P) sama”
Bunyi dari hukum Gay Lussac adalah sebagai berikut:
𝑽𝟏
𝒏𝟏=
𝑽𝟐
𝒏𝟐dengan P dan T tetap
Keterangan:
P = tekanan gas (atm)
T = suhu (K)
V= volume gas (L)
N= banyaknya gas (mol)
Berikut ini diberikan data hasil percobaan volume gas yang bereaksi pada
suhu dan tekanan yang sama. Coba Saudara perhatikan apakah hasil percobaan
tersebut memenuhi hukum perbandingan volume Gay Lussac. Data percobaan
tersebut adalah sebagai berikut.
Tabel 1.4. Beberapa Data Hasil Percobaan Volume Gas Yang Bereaksi
No. Volume gas yang
bereaksi
Hasil Reaksi Perbandingan
Volume
1. Hidrogen + Oksigen
1L + 0.5 L
Uap air
IL
2:1:2
2. Nitrogen + Hidrogen
2 L + 6 L
Amonia
4 L
1:3:2
-
17
3. Hidrogen +Klor
1 L + 1 L
Hidrogen klorida
2 L
1:1:2
4. Etilena + Hidrogen
1 L + 1 L
Etana
1 L
1:1:1
Berdasarkan data percobaan yang terdapat dalam Tabel 1.4.,
perbandingan volume gas yang bereaksi dan hasil reaksi, berbanding sebagai
bilangan bulat. Data percobaan yang terdapat dalam tabel tersebut sesuai
dengan hukum perbandingan volume atau sering dikenal dengan hukum Gay
Lussac. Bunyi dari hukum tersebut adalah sebagai berikut.
“Pada suhu dan tekanan yang sama perbandingan volume gas–gas yang
bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat”.
SOAL LATIHAN
Unsur besi dan belerang dapat membentuk dua jenis senyawa yaitu FeS dan Fe2S3.
Ambillah sebanyak 112 gram serbuk besi dan 64 gram belerang, kemudian reaksikan
kedua unsur tersebut. Kemudian ambillah 224 gram serbuk besi dan 192 gram belerang,
kemudian reaksikanlah. Setelah itu tuliskan hasil pengamatan dari reaksi tersebut ke
dalam tabel berikut ini:
Senyawa Massa Besi
(g)
Massa Belerang
(g)
Perbandingan
FeS 112 64
Fe2S3 224 96
Pertanyaan: berapakah perbandingan antara belerang dalam FeS dan Fe2S3?
Berdasarkan tabel tersebut, kesimpulan apakah yang dapat diambil?
Coba lakukan pada senyawa lain (misalnya pada H2O dan H2O2) & dikerjakan secara
berkelompok dan diskusikan!
D. RUMUS EMPIRIS DAN RUMUS MOLEKUL
Perbandingan massa dan kadar dalam suatu senyawa dapat ditentukan dari
molekulnya. Persamaannya yaitu sebagai berikut:
Kadar unsur= jumlah atom xArunsur
Mr senyawa
-
18
Penentuan Rumus Empiris dan Rumus Molekul
➢ Rumus kimia menunjukkan jenis atom unsur dan jumlah relatif masing–masing
unsur yang terdapat dalam zat. Banyaknya unsur yang terdapat dalam zat.
Banyaknya unsur yang terdapat dalam zat ditunjukkan dengan angka indeks.
➢ Rumus kimia dapat berupa rumus empiris dan rumus molekul.
➢ Rumus empiris, rumus yang menyatakan perbandingan terkecil atom–atom dari
unsur–unsur yang menyusun senyawa.
➢ Rumus molekul, rumus yang menyatakanjumlah atom–atom dari unsur–unsur yang
menyusun satu molekul senyawa.
➢ Massa atom relatif dari molekul adalah sebagai berikut:
Rumus molekul = (Rumus Empiris)n
Mr Rumus Molekul = n x (Mr Rumus Empiris)
n = bilangan bulat
Penentuan rumus empiris dan rumus molekul suatu senyawa dapat menggunakan
langkah–langkah sebagai berikut:
1. Mencari massa (presentase) tiap unsur penyusun senyawa
2. Mengubah ke satuan mol,
3. Perbandingan mol tiap unsur merupakan rumus empiris,
4. Mencari rumus molekul dengan cara sebagai berikut:
(Mr rumus empiris)n= Mr rumus molekul, n dapat dihitung,
5. Mengalikan n yang diperoleh dari hitungan dengan rumus empiris.
Contoh Soal 6:
Suatu senyawa terdiri dari unsur P dan O dengan komposisi unsur P sebesar 43,7% dan O
sebesar 56,3%. Apabila massa senyawa 200 gram dan Ar: P =31 dan O =16, rumus
molekul senyawa tersebut adalah…
Jawab:
Massa masing–masing unsur adalah 87,4 gram dan 112,6 gram.
Perbandingan mol P: mol O =87,4
31:112,6
16
= 2,82: 7,04
= 1: 2,5
-
19
= 2:5
Jadi, rumus molekul dari senyawa tersebut adalah P2O5
Contoh soal 7:
Suatu senyawa kimia X terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan nitrogen. Jumlah persen
unsur karbon, hidrogen, dan nitrogen adalah 60% C, 5% hidrogen, dan 35% N. Mr
senyawa X tersebut adalah 80 (Ar: C= 12, H= 1, N= 14). Massa senyawa X adalah 100
gram. Rumus empiris dan rumus molekul senyawa X tersebut adalah…
Jawab:
Massa C: H: N= 60: 5: 35
Perbandingan mol C: mol H: mol N= 5: 5: 35= 2: 2: 1
Maka rumus empiris senyawa tersebut adalah C2H2N
(Mr rumus empiris)n= Mr rumus molekul
(C2H2N)n= 80
(24+2+14)n= 80
40n= 80
n =2
Jadi, rumus molekul senyawa tersebut adalah (C2H2N)2= C4H4N2
SOAL LATIHAN
1. Tentukan rumus empiris dari senyawa yang tersusun 31,25 % kalsium, 18,75 %
karbon dan sisanya oksigen (Ar Ca= 40, C= 12, O= 16)?
2. Sebanyak 11 gram suatu senyawa organik dibakar sempurna menghasilkan 44 gram
CO2 dan 9 gram H2O (Ar C= 12, O= 16, H= 1). Jika bobot molekul senyawa sama
dengan 88. Tuliskan rumus molekulnya?
E. SENYAWA HIDRAT (AIR KRISTAL)
Hidrat merupakan senyawa kristal padat yang di dalamnya terkandung air kristal
(H2O). Rumus kimia senyawa kristal padat sudah diketahui, sehingga penentuan rumus
hidrat merupakan penentuan jumlah molekul air kristal (H2O) atau nilai x. Penulisan
senyawa hidrat secara umum adalah sebagai berikut:
Rumus kimia senyawa kristal padat: x.H2O
-
20
Salah satu contoh senyawa hidrat adalah garam kalsium sulfat yang memiliki
rumus kimia adalah CaSO4.2H2O, artinya dalam setiap satu mol CaSO4 terdapat 2 mol
H2O.Beberapa contoh senyawa hidrat adalah sebagai berikut pada Tabel 1.5. berikut.
Tabel 1.5. Beberapa Contoh Senyawa Hidrat
Nama Senyawa Jumlah Molekul Air
Kristal
Rumus Kimia
Natrium sulfat
pentahidrat
Magnesium sulfat
heptahidrat
Natrium karbonat
dekahidrat
Kalsium sulfat dihidrat
Asam oksalat dihidrat
Tembaga (II) sulfat
pentahidrat
5
7
10
2
2
5
Na2SO4.5H2O
MgSO4.7H2O
Na2CO3.10H2O
CaSO4.2H2O
H2C2O4.2H2O
CuSO4.5H2O
Contoh Soal 8:
Sebuah senyawa tembaga (II) sulfat hidrat 10 gram dipanaskan sampai semua air
kristalnya menguap. Massa tembaga (II) sulfat padat yang terbentuk 6,4 gram. Rumus
senyawa hidrat tersebut adalah… (Ar: Cu= 63,5; S= 32; O= 16; H= 1)
Jawab:
Langkah-langkah penentuan rumus hidrat tersebut adalah:
1. Misalkan rumus hidrat CuSO4.xH2O
2. Tuliskan persamaan reaksinya.
3. Tentukan mol zat sebelum dan setelah reaksi.
4. Hitung nilai x, dengan menggunakan perbandingan mol CuSO4: mol H2O
CuSO4.xH2O (s) → CuSO4 (s) + xH2O
10 gram 6,4 gram 3,6 gram
Perbandingan, mol CuSO4: mol H2O= 0,02: 0,10.
Perbandingan, mol CuSO4: mol H2O= 1: 5
Jadi, rumus kimia hidrat dari tembaga (II) sulfat yaitu CuSO4.5H2O
Contoh soal 9:
-
21
Ada suatu garam berhidrat (BaCl2.xH2O) yang memiliki massa 24,4 gram. Garam
tersebut dipanaskan menghasilkan zat yang tersisa adalah 20,8 gram. Rumus kimia dari
garam berhidrat tersebut adalah… (Ar: Ba= 137; Cl= 35,5; O= 16; H= 1)
Jawab:
BaCl2.xH2O → BaCl2 + xH2O
24,4 g 20,8 g 3,6 g
Perbandingan, mol BaCl2: mol H2O = 0,05: 0,01
= 1: 2
Jadi, rumus kimia dari senyawa hidrat tersebut adalah BaCl2.2H2O.
SOAL LATIHAN
Kadar air kristal dalam suatu hidratdari Na2CO3 sebesar 14,5 %.
Tentukan rumus hidratnya! (Ar: Na= 23; C= 12; O= 16; H= 1)
F. KONSEP MOL
Jika Saudara mereaksikan satu atom karbon (C) dengan satu molekul
oksigen (O2), akan terbentuk satu molekul CO2. Akan tetapi sebenarnya yang Saudara
reaksikan bukan satu atom karbon dengan satu molekul oksigen, melainkan sejumlah
besar atom karbon dan sejumlah besar molekul oksigen. Oleh karena itu, jumlah atom
atau jumlah molekul yang bereaksi begitu besarnya, maka untuk menyatakannya,
para ahli kimia menggunakan “mol” sebagai satuan jumlah partikel (molekul, atom,
atau ion).
Satu mol didefinisikan sebagai jumlah zat yang mengandung partikel zat itu
sebanyak atom yang terdapat dalam 12,000 gram atom karbon-12.
Jadi, dalam satu mol suatu zat terdapat 6,022 x 1023 partikel. Nilai 6,022 x
1023 partikel per mol disebut sebagai tetapan Avogrado, dengan lambang L atau N.
Dalam kehidupan sehari – hari, mol dapat dianalogikan sebagai “lusin”. Apabila lusin
menyatakan jumlah 12 buah, mol menyatakan jumlah 6,022 x 1023 partikel zat.Kata
partikel pada NaCl, H2O, dan N2 dapat dinyatakan dengan ion dan molekul,
sedangkan pada unsur seperti Zn, C, dan Al dapat dinyatakan dengan atom.
Hubungan antara jumlah mol (n) dengan jumlah partikel, yang secara
matematik dapat dinyatakan sebagai berikut.
Jumlah partikel= n x N
-
22
Di mana:
n= jumlah mol
N= bilangan Avogrado
Sehingga dapat dinyatakan pada gambar berikut:
Gambar 1.9. Skema hubungan antara jumlah mol dengan jumlah partikel
1. Massa Molar (Mr)
Massa satu mol zat dinamakan massa molar (lambang Mr). Besarnya massa
molar zat adalah massa atom relative atau massa molekul relative zat yang dinyatakan
dalam satuan gram per mol.
Massa molar= Mr atau Ar zat (g/mol)
Berikut ini merupakan tabel beberapa contoh massa molar beberapa zat.
Tabel 1.6. Massa Molar Beberapa Zat
Nama Zat Rumus Ar dan Mr Massa Molar
Oksigen O2 32 32 gram/mol
Karbon C 12 12 gram/mol
Massa suatu zat merupakan perkalian massa molarnya (g/mol) dengan mol
zat tersebut (n). Jadi hubungan mol suatu zat dengan massanya dapat dinyatakan
sebagai berikut.
Massa molar = massa: mol
Massa = mol x Mr/Ar
-
23
2. Volume Molar (Vm)
Volume satu mol zat dalam wujud gas dinamakan volume molar, yang
dilambangkan dengan Vm.
Avogrado dalam percobaannya mendapat kesimpulan bahwa 1 L gas oksigen
pada 0oC dan tekanan 1 atm mempunyai massa 1,4286 gram atau dapat diyatakan
bahwa pada tekanan 1 atm:
1 L gas O2= 1,4286/32 mol
1 L gas O2= 1/22,4 mol
1 mol gas O2= 22,4 L
Berdasarkan Hukum Avogrado dapat disimpulkan sebagai berikut:
1 mol gas O2= 22,4 L
Sesuai dengan Hukum Avogrado yang menyatakan bahwa pada suhu dan
tekanan yang sama, volume gas yang sama mengandung jumlah molekul yang sama
atau banyaknya mol dari tiap–tiap gas volumenya sama. Berdasarkan hukum tersebut
berlaku volume 1 mol setiap gas dalam keadaan standar ( suhu 0 0C dan tekanan 1
atm) sebagai berikut.
Volume gas dalam keadaan standar= 22,4 L.
3. Volume Gas pada Keadaan Tidak Standar Persamaan Gas Ideal
Apabila gas yang akan diukur bersifat ideal, persamaan yang
menghubungkan jumlah mol (n) gas, tekanan, suhu, dan volume yaitu:
Hukum gas ideal: P.V= n.R.T
Di mana:
P = tekanan (satuan atmosfir, atm)
V = volume (satuan liter, L)
n = jumlah mol gas (satuan mol)
R = tetapan gas (0,08205 L.atm/mol K)
T = suhu mutlak ( satuan Kelvin K)
Dari persamaan gas ideal dapat diturunkan atau dalam bentuk lain menjadi
persamaan:
V=n.R.T
P P=
n.R.T
V
Untuk menentukan volume 1 mol gas ideal pada keadaan standar yaitu pada 1
atm dan 273 K adalah sebagai berikut:
-
24
V=n.R.T
P
V=1 mol x 0,08205 L
atmmol
K x 273 K
1 atm=22,4 L
Contoh soal 10:
Tentukan volume dari 8,8 gram gas CO2 yang diukur pada tekanan 2 atm dan suhu 30
oC!
Jawab:
MolCO2= massaCO2
MrCO2=
8,8
44= 0,2 mol
Volume CO2= nRT
P=
0,2 x0,082x303
2= 4,96 L
Dengan konversi gas pada suhu dan tekanan yang sama
Berdasarkan hukum Avogrado, perbandingan gas–gas yang jumlah molnya sama
memiliki volume sama. Pernyataan tersebut dapat dinyatakan dalam persamaan berikut
ini:
V1
V2=
n1
n2
Di mana:
N1= mol gas 1 V1= volume gas 1
N2= mol gas 2 V2= volume gas 2
Contoh soal 11:
Suatu gas metana (CH4) memiliki massa 8 gram dan diukur pada keadaan sama
dengan 6 gram gas NO yang mempunyai volume 10 L. Berapakah volume gas
metana tersebut? (Ar: H= 1, C= 12, N= 14, O= 16)
Jawab:
Mr CH4 = 16
Mol CH4 = 8/16 = 0,5 mol
Mol NO = 6/20 = 0,1 mol
V1
V2 =
n1
n2
V1
10 L =
0,5 mol
0,1 mol
V1 = 0,5 mol
0,1 molx 10 L
-
25
= 50 L
SOAL LATIHAN
1. Hitung jumlah partikel dari:
a. 0,1 mol tembaga
b. 2 mol gas nitrogen dioksida
c. 0,25 mol besi
d. 0,5 mol natrium klorida
2. Hitung jumlah mol dari:
a. 1,204 x 1023 atom karbon
b. 1,505 x 1022 molekul air
c. 3,01 x 1023 atom magnesium
d. 9,03 x 1021 molekul aluminium klorida
G. KONSENTRASI LARUTAN
1. Molaritas (M)
Kuantitas zat yang terdapat dalam suatu larutan dapat diketahui dengan
menggunakan konsentrasi larutan yang dinyatakan dalam molaritas (M).molaritas
tersebut menyatakan banyaknya mol zat dalam 1 liter larutan. Pernyataan tersebut
dapat dinyatakan dalam persamaan matematis sebagai berikut:
M=massa
Mrx
1000
V
Di mana:
M = molaritas (M)
Massa = dalam satuan gram
Mr = massa molar (satuan g/mol)
V = volume (satuan mL)
Contoh soal 12:
Tentukan molaritas apabila 8 gram NaOH dilarutkan dalam:
a. 4 L air
b. 500 mL air
-
26
Jawab:
Mr NaOH= 40 maka mol NaOH= 8/40= 0,2 mol
a. M = mol x 1000/V= 0,1 x 1000/2000= 0,05 mol/L
b. M = massa /Mr x 1000/V
= 8/40 x 1000/500
= 0,4 mol/L
2. Molalitas (m)
Molalitas (dilambangkan dengan m) menyatakan jumlah mol zat terlarut
dalam1000 gram pelarut dan dapat dirumuskan sebagai berikut:
molalitas= mol zat terlarut
1000 gram pelarut, 𝑚
Contoh soal 13:
40 gram metil alkohol (Mr= 32) dilarutkan dalam 1750 gram air. Hitungmolalitas
larutan ini!
Jawab:
Jumlah mol zat terlarut= 40/32= 1,25 mol
Molalitas= 1,25/1,750= 0,714 m
3. Mol dan Fraksi Mol
1 mol mengandung sejumlah tertentu molekul-molekul, atom-atom, elektron-
elektronatau partikel-partikel khusus yang lain.
Dalam sistem satuan SI, 1 mol mengandung kira-kira 6,023 x 1023
molekul,dan disebut 1 gram mole (dengan notasi gmol). Dari sini kita dapat
mencariberapa partikel terdapat dalam 1 kg mol, atau dengan sistim
TeknikAmerika/pound mole (dengan notasi 1 lbmol).
1 kg mol= 1000 mol mengandung 6,023 x 1023 molekul.
1 lbmol mengandung 6,023 x 454 x 1023 molekul.
Untuk mengkonversikan sejumlah mole ke massa, digunakan berat molekul
n gmol= massa (g)
Mr (g
gmol)
-
27
n lbmol= massa (lb)
Mr (lb
lbmol)
Fraksi mol dan % mol
Fraksi mol merupakan perbandingan mol antara zat terlarut dengan jumlah
molsemua komponen.
Fraksi mol A= mol A
mol total campuran
% mole A= fraksi mole A x 100 %
Komposisi yang dinyatakan dalam % mole, tidak berubah dengan suhu
dengan anggapan tidak ada massa yang hilang dari sistem dan tidak ada reaksi kimia.
SOAL LATIHAN
1. Berapa gram KOH (Ar K= 39, Ar O= 16, Ar H= 1) yang diperlukan untuk
membuat 200 mL larutan 0,15 M?
2. Untuk membuat 25 mL larutan H2SO4 dibutuhkan 10 mL H2SO4 69,5% yang
mempunyai massa jenis 1,61 gram/L dan air. Hitung kemolalan larutan ini (Mr
H2SO4= 98)!
3. Suatu larutan yang terdiri dari 5,85 gram NaCl (Mr= 58,5); 45 gram air (Mr= 18)
dan 2 gram NaOH (Mr= 40). Hitung fraksi mol masing–masing komponen
penyusun larutan tersebut!
H. PERHITUNGAN KIMIA
Perhitungan kimia untuk menentukan jumlah pereaksi dan hasil reaksi yang
terlibat dalam reaksi harus menggunakan satuan mol. Maksudnya adalah satuan–
satuan yang diketahui harus diubah ke dalam bentuk mol. Metode tersebut disebut
metode pendekatan mol. Langkah- langkah dalam metode pendekatan mol tersebut
dapat dilihat dalam bagan berikut ini:
➢ Tuliskan persamaan reaksi dari soal yang ditanyakan dan setarakan.
➢ Ubahlah semua satuan yang diketahui dari tiap–tiap zat ke dalam mol.
➢ Gunakanlah koefisien reaksi untuk menyeimbangkan banyaknya mol zat reaktan
dan produk
➢ Ubahlah satuan mol dari zat ditanyakan ke dalam satuan yang ditanya (L, g,
partikel, dan lain–lain).
-
28
Contoh soal 14:
Dua mol logam aluminium direaksikan dengan asam klorida secukupnya berdasarkan
reaksi
Al (s) + HCl (aq) → AlCl3 (aq) + H2 (g)
Jawablah pertanyaan berikut ini:
a. Berapa massa AlCl3 yang terbentuk?
b. Berapa volume gas H2 (STP)?
c. Berapa partikel H2 yang dihasilkan?
(Ar: Al= 27; Cl= 35,5)
Jawab:
2Al (s) + 6HCl (aq) → 2AlCl3 (aq) + 3H2 (g)
2 mol
a. Mol AlCl3 =koefisien AlCl3
koefisien Al x mol Al
Mol AlCl3 =2
2 x 2 mol
Mol AlCl3 =2 mol
Massa AlCl3 = 2 x Mr AlCl3
= 2 x 133,5
= 267
b. Mol H2 = koefisien H2/koefisien Al x mol Al
= 3/2 x 2 mol
= 3 mol
Volume = 3 x 22,4 L = 672 L
c. Jumlah partikel H2 adalah= 3 x 6,02 x 1023= 18,06 x 1023 partikel.
1. Pereaksi Pembatas
Pada suatu reaksi kimia, perbandingan mol zat–zat pereaksi yang
dicampurkan tidak selalu sama dengan perbandingan koefisien reaksinya. Hal
tersebut menunjukkan bahwa ada zat pereaksi yang akan habis bereaksi lebih dulu.
Pereaksi tersebut dinamakan pereaksi pembatas. Perhatikan reaksi berikut ini:
X + 2Y → XY2
Pada reaksi di atas menunjukkan bahwa menurut koefisien reaksi, satu mol
zat X membutuhkan dua mol zat Y. Gambar di atas menunjukkan bahwa tiga molekul
-
29
zat X direaksikan dengan empat molekul zat Y. setelah reaksi berlangsung,
banyaknya molekul zat X yang bereaksi hanya dua molekul dan satu molekul tersisa.
Sementara, empat molekul zat Y habis bereaksi. Maka zat Y ini disebut pereaksi
pembatas. Pereaksi pembatas merupakan reaktan yang habis bereaksi dan tidak
tersisa di akhir reaksi.
Dalam perhitungan kimia, pereaksi pembatas dapat ditentukan dengan cara
membagi semua mol reaktan dengan koefisiennya, lalu pereaksi yang mempunyai
nilai hasil bagi terkecil merupakan pereaksi pembatas.
Contoh soal 15:
2 mol gas etena, C2H4 direaksikan dengan 3 mol gas oksigen, menghasilkan
gas karbon dioksida dan uap air, menurut persamaan reaksi:
C2H4(g) + 3O2(g) ⎯⎯⎯→ 2CO2(g) + 2H2O(g)
Apakah gas C2H4 dan O2 dapat bereaksi semua?
Jawab:
Perbandingan koefisien C2H4: O2 adalah 1: 3
➢ Jika C2H4 habis bereaksi (2 mol), maka diperlukan O2= 3⁄1 x 2 mol= 6mol O2.
Karena O2 yang tersedia hanya 3 mol, maka mol O2 tidak memadai (tidak
mungkin).
➢ Jika O2 habis bereaksi (3 mol), maka diperlukan C2H4= 1⁄3 x 3 mol= 1 mol,
sehingga C2H4 masih tersisa 1 mol. Jadi, O2 habis bereaksi (pereaksi pembatas),
sedangkan C2H4 sebagai pereaksi sisa.
SOAL LATIHAN
Sebanyak 36 gram glukosa, C6H12O6 dibakar sempurna menghasilkan gas
karbondioksida dan air, sesuai persamaan reaksi berikut:
C6H12O6 (g) +6O2(g) → 6CO2(g) + 6H2O(l).
Tentukan:
1. Volume gas oksigen yang diperlukan (STP)
2. Volume udara yang diperlukan, jika kadar oksigen di udara sebesar 20% volume
3. Volume gas CO2, diukur pada 0oC, 1 atm
4. Massa air yang dihasilkan
-
30
MENGENAL PARA TOKOH PENEMU HUKUM DASAR
KIMIA
1. Antoine Lavoisier
Sumber: id.wikipedia.org
Gambar 1.10. Antoine laurent lavoisier
Seorang ahli matematika Prancis yang bernama Joseph Louis Lagrange
mengatakan sebuah kalimat sesaat setelah Lavoisier dipenggal kepalanya pada
tanggal 8 Mei 1794. Kalimat tersebut adalah: “It took them only an instant to cut off
that head, and a hundred years may not produce another like it” yang jika
diterjemahkan ke dalam bahasa Indonesia berarti: “Hanya perlu sekejap untuk
memenggal kepala Lavoisier, namun seratus tahun pun mungkin tidak bisa
melahirkannya kembali. Ungkapan dari Lagrange tersebut mengungkapkan sebuah
kekaguman akan sosok Lavoisier yang bukan manusia biasa.
Lavoisier mempunyai nama lengkap Antoine Laurent Lavoisier. Lavoisier
lahir pada tahun 1743 di Paris. Lavoisier terkenal sebagai ahli kimia namun
menguasai berbagai bidang ilmu lainnya seperti hukum, ekonomi, geologi, dan
pertanian.Pada tahun 1768, Lavoisier terpilih menjadi anggota Academic Royale des
Sciences (Akademi Sains Kerajaan Perancis) yang merupakan suatu komunitas
ilmuwan sains. Pada tahun yang sama, Lavoisier juga membeli Ferme Generate yang
merupakan perusahaan swasta yang bergerak di bidang jasa pengumpulan pajak
untuk kerajaan.
-
31
Pada saat usianya mencapai 32 tahun, Lavoisier diangkat menjadi Komisaris
Polisi Kerajaan.Ia diberi tanggung jawab untuk mengelola laboratorium serbuk
mesiu. Lavoisier berusahan untuk mengembangkan laboratoriumnya dengan cara
merekrut kimiawan–kimiawan muda dari berbagai penjuru Eropa. Lavoisier dan
timnya bekerja keras untuk memperbaiki metode pembuatan serbuk mesiu yang
berkualitas bagus.Ia dan timnya berhasil meningkatkan kualitas dan kemurnian bahan
baku pembuatan mesiu, yaitu sendawa, belerang, dan batu bara. Hasil dari kerja keras
mereka menggembirakan, serbuk mesiu yang dihasilkan laboratoriumnya menjadi
lebih banyak dan lebih baik dibandingkan sebelumnya. Percobaan tersebut
merupakan awal mula Lavoisier berkenalan dengan dunia kimia.Sejak
keberhasilannya pada pembuatan serbuk mesiu, Lavoisier semakin senang dan gigih
melakukan penelitian di bidang kimia.
Istri Lavoisier, Marie-Anne Pierrette Paulze, mendukung penuh kerja keras
dan penelitian suaminya. Marie membantu suaminya untuk menerjemahkan tulisan
seorang kimiawan Inggris yang bernama Joseph Prestley. Marie juga terampil dalam
menggambar sehingga ia bisa membantu suaminya dalam menggambarkan hasil-hasil
penelitian Lavoisier.
Lavoisier dijuluki sebagai Bapak Kimia Modern karena sumbangannya
terhadap pengembangan ilmu kimia. Sumbangan terbesarnya adalah keberhasilannya
dalam menggabungkan semua penemuan di bidang kimia yang terpish dan berdiri
sendiri menjadi suatu kesatuan. Ia membuat kerangka dasar kimia berdasarkan hasil
penelitian kimiawan sebelumnya, seperti Joseph Black, Joseph Priestley, Henry
Cavendish, dan George Ernst Stahl.
Pada saat itu, para ilmuwan mempercayai bahwa reaksi pembakaran
menghasilkan gas flogiston sehingga massa zat setelah pembakaran lebih sedikit
daripada sebelumnya. Hal ini didasarkan pada percobaan yang dilakukan Priestley.
Priestley memanaskan oksida raksa (red calx mercury). Reaksi pemanasan padatan
oksida raksa mengasilkan air raksa dan gas tidak berwarna di atasnya. Setelah
ditimbang, massa air raksa lebih sedikit daripada massa oksida raksa. Priestley
menyebut gas tidak berwarna itu dengan istilah flogiston. Namun tidak demikian
dengan Lavoisier, ia meragukan adanya gas flogiston. Menurut perkiraannya, yang
dimaksud flogiston adalah gas oksigen.Kemudian, Lavoisier mengulang percobaan
Priestley untuk membuktikan perkiraannya. Ia menimbang massa zat sebelum dan
setelah reaksi pemanasan oksida raksa secara teliti menggunakan timbangan yang
-
32
peka. Ternyata, terjadi pengurangan massa oksida raksa. Lavoisier menjelaskan
alasan berkurangnya massa oksida raksa setelah pemanasan. Ketika dipanaskan,
oksida raksa menghasilkan gas oksigen sehingga massanya akan berkurang. Lavoisier
juga membuktikan kebalikannya. Apabla sebuah logam dipanaskan di udara,
massanya akan bertambah sesuai dengan jumlah oksigen yang diambil dari udara.
Kesimpulan Lavoisier ini dikenal dengan nama hukum kekekalan massa. Bunyi
hukum tersebut adalah jumlah massa zat sebelum dan setelah reaksi tidak berubah.
Dengan adanya penemuan ini, teori flogiston yang dipercayai para ilmuwan kimia
selama kurang lebih 100 tahun akhirnya dipatahkan. Lavoisier juga menyatakan
proses berkeringat merupakan hasil pembakaran lambat di dalam tubuh.
Lavoisier menuliskan ide–idenya dalam sebuah buku yang berjudul Traite
Elementaire de Chimie (Pokok–pokok Dasar Ilmu Kimia).Buku yang dipublikasikan
pada tahun 1789 itu juga memuat pendapat Lavoisier mengenai definisi unsur kimia.
Lavoisier berpendapat bahwa unsur adalah zat yang tidak dapat diuraikan lagi
menjadi zat yang lebih sederhana lagi. Berdasarkan hal tersebut, Lavoisier membuat
daftar 33 zat yang termasuk unsur.
Pada tahun 1789, Prancis mengalami kondisi guncangan ekonomi. Harga-
harga tidak stabil. Masyarakat pun resah. Pada saat itu Lavoisier sedang asyik
melakukan penelitian. Lavoisier terpaksa mengurangi kegiatan penelitiannya karena
waktunya lebih banyak tercurah untuk memperbaiki kondisi ekonoi negaranya.
Beberapa usaha Lavoisier untuk memperbaiki perekonomian Prancis adalah
mereformasi pajak garam, mencegah penyelundupan dengan cara membangun
benteng di sekeliling Paris, dan memperbaiki metode pertanian. Meskipun
memberikan banyak kontribusi terhadap sains dan ekonomi, hidup Lavoisier terpaksa
berakhir secara tragis.Pada saat terjadi revolusi Prancis. Seluruh pejabat dan
bangsawan kerajaan ditangkap, termasuk Lavoisier. Lavoisier dikenakan dakwaan
turut aktif mengambil pajak rakyat untuk kerajaan melalui perusahaan pajaknya
(Ferme Generate), menurunkan kualitas udara kota karena membangun benteng di
sekeliling Paris, mencampurkan tembakau dengan air, dan memindahkan serbuk
mesiu dari gudang senjata. Pada akhirnya Lavoisier dikenai hukuman mati. Sesaat
sebelum eksekusi mati dilaksanakan, Lavoisier meminta penundaan waktu hukuman.
“Saya ilmuwan bukan bangsawan”, kata Lavoisier. Tetapi hakim dengan tegas
menjawab, “Republik tidak memerlukan ilmuwan!”. Akhirnya Lavoisier meninggal
-
33
dunia. Dunia berduka. Salah satu permata ilmu hilang secara sia–sia. Benar ungkapan
Lagrange, tetapi yang ada hanya penyesalan.
2. Amedeo Avogadro
Sumber: id.wikipedia.org
Gambar 1.11. Lorenzo romano amedeo carlo avogadro
Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro di Quaregna e di Cerreto yang
lahir 9 Agustus 1776 di Torino, Italia adalah seorang ilmuwan Italia.Ia dikenal dalam
hal teori molekul, termasuk apa yang dikenal sebagai hukum Avogadro.
Pada tahun 1820, ia menjadi profesor fisika di University of Turin. Setelah
kejatuhan Kaisar Prancis Napoleon pada 1815, Piedmont sedang berada di bawah
kendali Raja Piedmont-Sardinia, yang berkuasa dari Turin.Tahun 1821 Avogadro
aktif dalam gerakan revolusioner melawan Raja Victor Emmanuel I. Akibatnya, ia
kehilangan kursinya pada tahun 1823. Avogadro menduduki jabatan yang berurusan
dengan statistik, meteorologi, bobot dan ukuran (dia memperkenalkan sistem metrik
ke Piedmont) dan merupakan anggota dari Royal Dewan Tinggi Instruksi Publik.
Untuk menghormati kontribusi Avogadro dalam teori molekul, maka jumlah
molekul dalam satu mol bernama bilangan Avogadro, N A atau "konstanta
Avogadro". Ini adalah sekitar 6.0221415 × 1023. Bilangan Avogadro digunakan untuk
menghitung hasil reaksi kimia. Hal ini memungkinkan ahli kimia untuk menentukan
jumlah zat yang dihasilkan dalam reaksi yang diberikan untuk gelar besar akurasi.
-
34
Johann Josef Loschmidt pertama kali menghitung nilai bilangan Avogadro,
sering disebut sebagai nomor Loschmidt di negara-negara berbahasa Jerman
(Loschmidt konstan sekarang memiliki makna lain).
Hukum Avogadro menyatakan bahwa "Gas-gas yang memiliki volume yang
sama, pada temperatur dan tekanan yang sama, memiliki jumlah partikel yang sama
pula. "Avogadro mengembangkan hipotesis ini setelah Joseph Louis Gay-Lussac
telah menerbitkan hukumnya pada volume (dan menggabungkan gas) pada tahun
1808. Salah satu kontribusinya yang paling penting menyatakan bahwa gas terdiri
dari molekul, dan molekul ini terdiri dari atom. Misalnya, John Dalton tidak
mempertimbangkan kemungkinan ini. Avogadro tidak benar-benar menggunakan
kata "atom" sebagai kata-kata "atom" dan "molekul" yang digunakan hampir tanpa
perbedaan. Dia percaya bahwa ada tiga jenis "molekul," termasuk "molekul dasar"
("atom").
Komunitas ilmiah tidak memberikan perhatian besar terhadap teorinya,
sehingga hipotesis Avogadro tidak segera diterima. André-Marie mencapai hasil yang
sama tiga tahun kemudian dengan metode lain. Avogadro dipuji sebagai pendiri teori
molekul atom.
Amedeo Avogadro menikah dengan Felicita Mazze dan memiliki enam
anak.Ia meninggal pada 9 Juli 1856 (umur 79) di Torino, Italia.
http://blogpenemu.blogspot.com/2015/05/johann-josef-loschmidt-yang-pertama-memperkirakan-ukuran-molekul-yang-membentukudara.htmlhttp://blogpenemu.blogspot.com/2015/05/johann-josef-loschmidt-yang-pertama-memperkirakan-ukuran-molekul-yang-membentukudara.htmlhttp://blogpenemu.blogspot.com/2015/05/johann-josef-loschmidt-yang-pertama-memperkirakan-ukuran-molekul-yang-membentukudara.htmlhttp://blogpenemu.blogspot.com/2014/07/Joseph-Louis-Gay-Lussac-penggagas-Hukum-Gay-Lussac-dan-Penemu-boron.htmlhttp://blogpenemu.blogspot.com/2014/04/john-dalton-lahir-6-september-1766.html
-
35
UJI KOMPETENSI
I. SOAL PILIHAN GANDA
Pilihlah dengan memberi tanda silang (X) pada huruf a, b, c, d atau e di
jawaban yang tepat!
1. Hukum kekekalan massa yang berbunyi “massa zat sebelum dan setelah reaksi adalah
sama”, merupakan hukum yang dikemukakan oleh…
a. Joseph Louis Proust
b. Antoine Laurent Lavoisier
c. Joseph Gay Lussac
d. Dalton
e. Joseph Louis Lagrange
2. Hukum perbandingan berganda yang berbunyi “Apabila dua unsur membentuk lebih
dari satu senyawa dan massa salah satu unsur tersebut dibuat tetap, perbandingan
massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat
dan sederhana”, merupakan hukum dikemukakan oleh…
a. Joseph Louis Proust
b. Antoine Laurent Lavoisier
c. Joseph Gay Lussac
d. Dalton
e. Joseph Louis Lagrange
3. Hukum perbandingan volume yang berbunyi “Pada suhu dan tekanan yang sama,
perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai
bilangan bulat”, merupakan hukum dikemukakan oleh…
a. Joseph Louis Proust
b. Antoine Laurent Lavoisier
c. Joseph Gay Lussac
d. Dalton
e. Joseph Louis Lagrange
4. Serbuk besi sejumlah 56 gram (Ar Fe=56) direaksikan dengan 64 gram belerang (Ar
S=32) sesuai reaksi Fe + S → FeS. Zat yang tersisa sesudah reaksi selesai adalah…
a. 8 gram belerang
b. 16 gram belerang
-
36
c. 24 gram belerang
d. 32 gram belerang
e. 40 gram belerang
5. Contoh aplikasi dari hukum perbandingan gandan yang dicetuskan oleh Dalton
adalah…
a. NO2 dan NO3
b. NO2 dan SO2
c. FeS dan FeO
d. NaCl dan KCl
e. NO3 dan SO3
6. Sebanyak 8 gram hidrogen direaksikan dengan 48 gram oksigen. Hasil reaksi tersebut
adalah air sebanyak…gram.
a. 9
b. 18
c. 27
d. 36
e. 45
7. Perbandingan massa oksigen dalam senyawa N4O6 dan NO2 adalah…
a. 4:3
b. 3:4
c. 2:3
d. 3:2
e. 2:1
8. Gas belerang bereaksi dengan gas oksigen. Persamaan reaksinya adalah sebagai
berikut:
SO2 + O2 → SO3.
Jika volume diukur pada tekanan dan suhu yang sama, perbandingan volume gas
SO2:O2:SO3 adalah…
a. 1:2:1
b. 2:1:1
c. 1:1:1
d. 2:1:2
e. 3:2:1
-
37
9. Perbandingan massa unsur besi dan massa unsur belerang adalah 7:4 untuk
membentuk besi sulfide. Jika sebanyak 30 gram besi dan 4 belerang dibentuk menjadi
senyawa sulfida, massa besi sulfida tersebut adalah…gram.
a. 11
b. 12
c. 13
d. 14
e. 15
10. Apabila suatu zat ditimbang ternyata massanya adalah 65 gram. Setelah zat tersebut
bereaksi dengan unsur lain maka massa zat tersebut sekarang adalah…
a. 65
b. 130
c. 195
d. 260
e. 325
11. Hukum yang menyatakan bahwa “Pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang
volumenya sama mengandung molekul sama” adalah hukum…
a. Lavoisier
b. Gay Lussac
c. Boyle
d. Avogrado
e. Dalton
12. DaltonSenyawa berikut ini yang mempunyai jumlah partikel terbesar adalah…
a. 10 gram H2O
b. 10 gram NH3
c. 10 gram H2
d. 10 gram CH4
e. 10 gram O2
13. 20 liter gas propane dibakar sempurna dengan oksigen dan menghasilkan H2O dan
CO2. Volume gas karbondioksida yang dihasilkan adalah…
a. 10 liter
b. 20 liter
c. 30 liter
d. 40 liter
-
38
e. 50 liter
14. Satu mol gas Oksigen (O= 16) artinya...
a. mempunyai massa 16 gram
b. mempunyai massa 6.1023gram
c. mengandung 6.1024 atom
d. mengandung 1,2.1024 atom
e. mengandung 1,2.1024 molekul
15. Massa Kalsium karbonat (Mr=100) yang mengandung 3,6.1023 atom oksigen adalah
...
a. 10 gram
b. 20 gram
c. 25 gram
d. 60 gram
e. 50 gram
16. Jumlah molekul dalam 8 gram SO3 sama dengan jumlah molekul dalam...
a. 9 gram H2SO4
b. 8 gram SO2
c. 17 gram NH3
d. 9,8 gram H3PO4
e. 4,4 gram CO2
17. Pada pemanasan 43 gram gips, CaSO4.xH2O diperoleh 34 gram garam anhidrat,
Harga x= ...
a. 2
b. 3
c. 4
d. 5
e. 6
18. Pada pemanasan Na2SO4.xH2O, massa berkurang setenganhnya. Harga x....
a. 4
b. 5
c. 6
d. 7
e. 8
19. Senyawa XO3 mengandung 40% massa unsur X. Ar X...
-
39
a. 24
b. 32
c. 40
d. 48
e. 64
20. Sebanyak 9 gram unsur X bersenyawa dengan 8 gr oksigen membentuk senyawa
X2O3. Harga Ar X...
a. 18
b. 24
c. 27
d. 32
e. 54
21. Piridin tersusun dari 60% karbon, 5% Hidrogen, dan sisanya Nitrogen. Jika satu gram
piridin mengandung 7,5.1021 molekul, rumus molekul Pirimidin...
a. C2H2N
b. C4H4N2
c. C5H5N2
d. C5H5N3
e. C6H6N3
22. Senyawa AB3 mengandung 40% masa unsur A. Massa atom A...
a. Setengah massa atom B
b. Sepertiga kali massa atom B
c. Dua kali massa atom B
d. Tiga kali massa atom B
e. Sama dengan massa atom B
23. Massa Alumunium Oksida yang dihasilkan dari 72 gram Alumunium dan 72 gram
Oksigen adalah...
a. 108 gram
b. 112 gram
c. 128 gram
d. 144 gram
e. 136 gram
24. Gula pasir (C12H22O11) yang mengandung 72 gram karbon akan mengandung Oksigen
sebanyak...
-
40
a. 11 gram
b. 36 gram
c. 44 gram
d. 88 gram
e. 72 gram
25. Sebanyak 171 gram Alumunium Sulfat (Mr= 342) dan x gram kalsium karbonat
(Mr= 100) mengandung massa oksigen yang sama. Harga x...
a. 25
b. 50
c. 100
d. 200
e. 150
26. Banyaknya cuplikan dengan kadar belerang 80% yang pada pembakaran dapat
menghasilkan 80 gram SO3 adalah....
a. 20 gram
b. 32 gram
c. 64 gram
d. 80 gram
e. 40 gram
27. Diketahui reaksi: Fe + S → FeS Jika 10 g besi dicampur dengan 3,2 g S, massa FeS
yang dihasilkan (Ar: Fe= 56; S= 32) yaitu...
a. 13,2 gram
b. 3,2 gram
c. 8,8 gram
d. 2,8 gram
e. 5,6 gram
28. Pengolahan besi dari bijinya dilakukan menurut reaksi: Fe2O3 + CO → 2FeO + CO2.
Jumlah partikel CO yang diperlukan pada reaksi agar dihasilkan 0,224 L gas CO2
(STP) yaitu…
a. 0,06 x 1023
b. 0,12 x 1023
c. 0,72 x 1023
d. 12,00 x 1023
e. 60,00 x 1023
-
41
29. Jika diketahui massa atom relatif Fe = 56, S = 32, dan O = 16, massa besi yang
terdapat dalam 4 g Fe2(SO4)3 yaitu...
a. 4,00 g
b. 1,12 g
c. 0,56 g
d. 0,28 g
e. 0,01 g
30. Perhatikan persamaan reaksi berikut!
Mg (s) + 2HCl (aq) → MgCl2(aq) +H2(g)
Apabila 4 gram logam Mg dimasukkan ke dalam 10 mL larutan HCl 2 M, maka
volume gas H2 yang terbentuk dalam keadaan standar adalah…
(Ar Mg = 24; H = 1; Cl = 35,5)
a. 0,224 L
b. 0,448 L
c. 1,904 L
d. 2,240 L
e. 3,808 L
II. SOAL URAIAN
Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini dengan singkat dan jelas!
1. Tulislah persamaan setara untuk masing-masing reaksi berikut!
a. Larutan amonium sulfat dan larutan natium hidroksida membentuk larutan
natrium sulfat, gas amonia dan gas.
b. Larutan tembaga (II) sulfat dan larutan natium hidroksida membentuk endapan
tembaga (II) hidroksida dan larutan natrium sulfat.
c. Gas karbon dioksida dan larutan kalium hidroksida membentuk larutan kalium
karbonat dan air.
2. Hitung jumlah ion dari:
a. Ca2+ dan PO43- dalam 0,1 mol Ca3(PO4)2
b. Al3+ dan SO42- dalam 0,5 mol Al2(SO4)3
3. 6 gram NaOH (Mr= 40) dilarutkan ke dalam air sehingga volumenya menjadi 150
mL, hitunglah konsentrasi larutannya!
-
42
4. 12 gram MgSO4 (Mr= 120) dilarutkan kedalam 400 gram air, hitunglah molalitas
larutan yang terjadi!
5. Di dalam larutan terdapat glukosa sebanyak 45%, hitunglah fraksi molnya! (Mr
Glukosa= 180 dan Air= 18).
-
43
BAB 2
ELEKTROKIMIA
PETA KONSEP
Gambar 2.1. Peta konsep elektrokimia
Setelah mempelajari bab elektrokimia ini, saudara diharapkan dapat menjelaskan
tentang sel volta dan proses elektrolisis yang berkaitan dengan anodan dan katoda
berdasarkan Hukum Faraday, serta dapat menjelaskan mekanisme peristiwa korosi yang
terjadi di kehidupan sehari-hari.
Elektrokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari aspek elektronik
dari reaksi kimia. Sel elektrokimia adalah suatu sel yang disusun untuk mengubah energi
kimia menjadi energi listrik atau sebaliknya yaitu mengubah energi listrik menjadi energi
kimia. Pada sel elektrokimia terdapat dua jenis sel yaitu sel galvani/sel volta dan sel
elektrolisis. Kedua sel tersebut akan dipelajari lebih lanjut pada materi berikut.
ELEKTROKIMIA
Anoda
dan
Katoda
Korosi Elektrolisis Sel Volta
Hukum
Faraday
-
44
A. SEL VOLTA
Seorang ilmuwan Itali bernama Luigi Galvani telah melakukan sebuah
percobaan. Percobaan yang dilakukan adalah melilit dua logam yaitu kawat besi dan
kawat tembaga menjadi satu. Kemudian kedua ujung yang lainnya dikenakan pada kaki
kodok dan kaki kodokpun bergerak. Peristiwa itu diberi istilah listrik hewan atau “animal
elektricity”. Percobaan galvani ini merupakan asal mula ditemukannya sel kering, sel
merkuri, accu, dan sumber tenaga listrik sejenis lainnya. Percobaan galvani ini kemudian
diteruskan oleh Alessandro Guiseppe Volta. Sel-sel ini pada prinsipnya mengubah energi
kimia menjadi listrik. Karena itu, sel listrik yang dihasilkan disebut sel galvanic atau sel
volta. Sel-sel penghasil energi listrik yang sekarang berada dalam tingkat pengembangan
ini merupakan sumber penghasil tenaga yang sangat penting dikemudian hari untuk dapat
menggantikan sumber daya energi yang tidak dapat diperbaharui.
Sel galvani atau sel volta merupakan salah satu contoh dari sel yang
menggunakan prinsip energi kimia yang diubah menjadi energi listrik. Dalam sebuah sel
galvani, suatu reaksi oksidasi-reduksi terjadi dalam kondisi tertentu sehingga arus listrik
dapat dihasilkan dari sel tersebut. Reaktan-reaktan itu berada dalam dua kompartemen,
masing-masing mengandung sebuah elektroda dan suatu elektrolit. Elektroda itu adalah
konduktor listrik yang tidak bereaksi dengan larutan elektrolit yanga ada dalam setiap
kompartemen. Kedua elektroda itu dihubungkan dengan kawat konduktor, sehingga
elektron dapat mengalir dari elektroda satu ke elektroda lainnya. Ion-ion dapat berpindah
dari kompartemen yang satu ke kompartemen lainnya melalui suatu elektrolit, yang
mungkin mengandung ion-ion yaitu jembatan garam atau tidak mengandung ion-ion yaitu
selaput semipermiabel. Jembatan garam (salt bridge) merupakan penyempurna sel yang
mengandung larutan garam dalam bentuk koloid agar-agar yang membuat rangkaian
menjadi rangkaian tertutup dan menyeimbangkan muatan elektrolit dengan memberi ion
positif atau negatif.
Apabila sebuah logam dimasukkan kedalam air, logam tersebut mempunyai
kecenderungan untuk melepaskan ionnya dan secara serentak membebaskan elektronnya
kepermukaan logam. Kecenderungan ini menyebabkan perbedaan potensial antara logam
dengan larutannya dan menghasilkan tegangan yang disebut dengan potensial elektroda
logam tertentu. Ketika ion-ion logam itu terbentuk, terjadi pengendapan logam dari ion-
ion, dan bersamaan dengan itu kesetimbangan terjadi antara logam dan larutan dan
perbedaan potensial hilang.
-
45
Bila sebuah logam dimasukkan kedalam larutan yang mengandung ionnya dan
kecenderungan ion untuk menjadi logam lebih besar daripada kecenderungan logam
masuk kedalam larutan, maka proses pengendapan logam akan terjadi sampai
kesetimbangan antara logam dan ion terjadi. Perbedaan potensial antara logam dan
larutannya pada konsentrasi 1 Molar disebut potensial elektroda standar dan diberi simbol
Eo
Berikut merupakan rangkain dari sel galvani atau sel volta:
Sumber: http://apriliaputri30.blogspot.co.id
Gambar 2.2. Rangkaian sel galvani atau sel volta
Pada Gambar 2.2 diatas terdapat voltmeter guna menentukan besarnya
potensial sel. Terdapat jembatan garam untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada
suatu larutan dan kegunaan lainnya seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya. Pada
anoda (-) merupakan kutub (-) sumber arus yang mengalami oksidasi karena
melepaskan elektron. Sedangkan pada katoda (+) sumber arus yang mengalami
reduksi karena menerima elektron.
Dalam reaksi reduksi-oksidasi (redoks) antara Zn dan larutan CuSO4, sebuah
atom Zn melepaskan 2 elektronnya sedangkan ion Cu dalam CuSO4 menerima 2
elektron dan membentuk logam tembaga. Bila Zn dan larutan CuSO4 dicampur,
reaksi spontan terjadi dengan menghasilkan kalor. Sementara itu, apabila reaksi yang
sama dilaksanakan dalam suatu sel elektrokimia maka energi listrik akan terjadi.
Perhatikan Gambar 2.3.
Voltmet
http://apriliaputri30.blogspot.co.id/
-
46
Zn Cu
Sumber: http://apriliaputri30.blogspot.co.id/2014/06/
Gambar 2.3. Sel galvani atau sel volta antara zn dan larutan cuso4
Kompartemen sebelah kiri terdiri dari sebatang logam Zn yang disebut elektroda
dimasukkan kedalam cairan yang disebut elektrolit. Elektrolit itu dapat berupa larutan
garam sulfat dalam air, misalnya K2SO4. Kompartemen sebelah kanan dari sel terdiri dar
elektroda logam Cu yang dimasukkan kedalam elektrolit CuSO4. Kedua larutan itu
dihubungkan dengan dua cara. Cara yang pertama adalah menghubungkan elektrolit
anoda dan elektrolit katoda dengan sebuah jembatan garam, yang juga mengandung
elektrolit (dalam hal ini K2SO4), sedangkan cara yang kedua adalah dengan
menghubungkan kedua elektroda dengan kawat konduktor.
Cara kerja sel galvani atau sel volta itu adalah sebagai berikut:
Dari teori yang telah dinyatakan diatas, Zn bila dimasukkan kedalam suatu
larutan berkecenderungan untuk terurai menjadi ionnya demikian pula yang akan terjadi
dengan Cu dengan reaksi sebagai berikut:
Zn Zn2+ + 2 elektron (a)
Cu2+ + 2 elektron Cu (b)
Percobaan menunjukkan bahwa bila rangkaian dipasang seperti Gambar 2.3. di
atas ternyata dapat diketahui dari voltmeter bahwa elektron bergerak dari logam Zn ke
logam Cu melalui kawat konduktor. Hal ini menunjukkan bahwa Zn yang dimasukkan
kedalam elektrolit berkecenderungan untuk memberikan ion Zn2+ kedalam larutan dan
meninggalkan elektron-elektronnya pada permukaan Zn. Atau dengan kata lain anoda Zn
Voltmeter
http://apriliaputri30.blogspot.co.id/2014/06/
-
47
teroksidasi semakin menipis karena berubah menjadi ion Zn2+ yang larut dalam elektrolit
anoda. Hal ini mengganggu kesetimbangan (a) ke kanan karena anoda kelebihan ion
positif. Sedangkan pada kompartemen sebelah kanan elektron-elektron dari elektroda Zn
tersebut mengganggu kesetimbangan (b) ke kiri sehingga Cu2+ menjadi endapan logam
Cu. Atau dengan kata lain katoda Cu tereduksi semakin menebal dan lama kelamaan akan
mengendap menjadi logam Cu karena ion logam dari elektrolit katoda menerima elektron
yang menyebabkan katoda kelebihan ion negatif. Akibatnya larutan di kompartemen
sebelah kiri kelebihan ion positif dan larutan di kompartemen sebelah kanan kelebihan
ion negatif, hal ini menyebabkan ketidakseimbangan muatan sehingga reaksi tidak
berkelanjutan.
Melalui jembatan garam atau lapisan semipermeabel ion SO42- dapat bermigrasi
dari kompartemen kanan ke kiri, sehingga menetralkan kembali larutan. Demikian pula
Zn2+ juga dapat bermigrasi dari kompartemen kiri ke kompartemen kanan sehingga
mentralkan kembali larutan.