MODUL 7 KIMIA INTI DAN RADIOAKTIF

Transkripsi

1 MODUL 7 KIMIA INTI DAN RADIOAKTIF Kimia inti adalah kajian mengenai perubahan-perubahan dalam inti atom. Perubahan ini disebut reaksi inti. Peluruhan radioaktif dan transmutasi inti merupakan reaksi inti. Dan radioaktivitas tidak dapat dilepaskan dalam pembahasan kimia inti. Radioaktivitas adalah fenomena pemancaran partikel atau radiasi elektromagnetik oleh inti yang tidak stabil secara spontan. Semua unsur yang nomor atomnya diatas 83 adalah radioaktif. Radiasi yang dipancarkan oleh bahan radioaktif dapat mendorong elektron-elektron bila sinar ini menumbuk atom suatu benda, sehingga dihasilkan ion-ion. Kekuatan mengionisasi tergantung dari jumlah ion yang dihasilkan dari jumlah ion yang dihasilkan oleh sejumlah radiasi tertentu. Radioaktivitas suatu radioaktif berubah selama peluruhan radioaktif, dimana peluruhan radioaktif terjadi pemancaran partikel dasar secara spontan. Unsur/zat radioaktif adalah zat yang secara spontan memancarkan sinar/radiasi. Sinar yang dipancarkan disebut sinar radioaktif. Sebagai contoh adalah polonium-210 meluruh spontan menjadi timbal-206 dengan memancarkan sebuah partikel α. A. Perkembangan Keradioaktifan Gejala keradioaktifan pertama kali dikemukakan oleh Henry Becquerel seorang ahli berkebangsaan Prancis pada tahun Setelah ditemukan sinar X oleh W.C. Rontgen pada tahun Pada tahun 1898 Piere Currie dan Marie Currie menemukan dua unsur radioaktif yang lain yaitu radium (Ra) dan polonium (Po). Sifat-sifat sinar radioaktif: a. Mempengaruhi/merusak film. b. Dapat mengionkan gas. UNINDRA Modul Kimia Dasar II 1

2 c. Memiliki daya tembus besar. d. Menyebabkan benda yang berlapis ZnS dapat berpendar (berfluoresensi). B. Macam-macam Sinar Radioaktif Unsur radioaktif secara spontan memancarkan radiasi, yang berupa partikel atau gelombang elektromagnetik (nonpartikel). Jenis-jenis radiasi yang dipancarkan unsur radioaktif adalah: a. Sinar alfa (α) 4 Simbol: 2 α atau 2He 4 Penemu: E. Rutherford. Daya tembus kecil, daya ionisasi besar. Dapat dibelokkan oleh medan listrik/magnet. b. Sinar beta (β) Simbol: 1 0 β atau 1 0 e Penemu: E. Rutherford. Daya tembus lebih besar daripada sinar alfa. Daya ionisasi lebih kecil daripada sinar alfa. Dapat dibelokkan oleh medan listrik/magnet. c. Sinar gama (γ) 0 Simbol: 0 γ Penemu: Paul Ulrich Villard. Daya tembus paling besar. Daya ionisasi paling kecil Tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik/magnet. Merupakan gelombang elektromagnetik. UNINDRA Modul Kimia Dasar II 2

3 Selain ketiga sinar tersebut diatas, radioaktif juga mempunyai partikelpartikel dasar radioaktif. Seperti ditunjukkan dalam tabel 7.1 Partikel dasar dalam radioaktif. Tabel 7.1 Partikel-partikel Dasar dalam Reaksi Inti Nama Notasi Muatan Massa Proton 1 1 1P atau 1 H 1 (sma) 1 Elektron 1 0 e -1 0 Neutron 1 0n 0 1 Positron +1 0 e +1 0 Deutron 2 2 1H atau 1 D +1 2 Triton Sinar Alfa 3 3 1H atau 1 T 4 4 2α atau 2He Sinar Beta 1 0 β -1 0 Sinar Gamma 0 0γ 0 0 C. Struktur Inti Inti atom tersusun dari partikel-partikel yang disebut nukleon. Suatu inti atom yang diketahui jumlah proton dan neutronnya disebut nuklida. A Simbol Nuklida: Z X X = unsur radioaktif A = nomor massa (jumlah p + n) Z = nomor atom (jumlah p) Contoh: U proton = 92 neutron = (238 92) = 143 Macam-macam nuklida: UNINDRA Modul Kimia Dasar II 3

4 a. Isotop: nuklida yang mempunyai jumlah proton sama tetapi jumlah neutron berbeda Contoh: dan Pb Pb b. Isobar: nuklida yang mempunyai jumlah proton dan neutron sama tetapi jumlah proton berbeda Contoh: dan N C 6 7 c. Isoton: nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama. Contoh: H 1 3 dan 2 4 He D. Kestabilan inti Inti atom tersusun dari partikel proton dan neutron. Inti yang stabil apabila memiliki harga n =1. p Inti atom yang tidak stabil akan mengalami peluruhan menjadi inti yang lebih stabil dengan cara: a. Inti yang terletak di atas pita kestabilan 1) Pemancaran sinar beta (elektron) N 6C 14 + e 1 0 2) Pemancaran neutron (jarang terjadi) He 2He + 0 n b. Inti yang terletak di bawah pita kestabilan 1) Pemancaran positron B 6C 11 + e 1 0 2) Pemancaran proton (jarang terjadi) S 15Pb P 1 1 p n > 1 stabil dengan cara: p n < 1 stabil dengan cara: c. Inti yang terletak di seberang pita kestabilan (Z > 83) stabil dengan mengurangi massanya dengan cara: memancarkan sinar α C 82N He 2 UNINDRA Modul Kimia Dasar II 4

5 D. Macam-macam reaksi inti a. Reaksi peluruhan/desintegrasi adalah reaksi inti secara spontan memancarkan sinar/partikel tertentu. Contoh: Pb 83 Bi β 1 0 b. Reaksi transmutasi adalah reaksi penembakan inti dengan partikel menghasilkan nuklida baru yang bersifat radioaktif. Contoh: 27 13Al + α P 30 + n 0 1 c. Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan inti yang besar menjadi dua nuklida yang lebih kecil dan bersifat radioaktif. Produk dari reaksi fisi uranium, bervariasi, menghasilkan atom-atom yang bermassa lebih kecil, seperti: Ba, Kr, Zr, Te, Sr, Cs, I, La dan Xe,dengan massa atom sekitar 95 dan 135. Sedangkan, produk dari reaksi fisi plutonium, mempunyai massa atom sekitar 100 dan 135.Rata-rata reaksi fisi pada Uranium-235 (U-235) dan Plutonium-239 (Pu- 239) yang disebabkan oleh neutron. neutron+ U-235 (atom-atom yang lebih kecil) neutron + 180MeV neutron + Pu-239 (atom-atom yang lebih kecil) neutron + 200MeV Beberapa contoh: n + U-235 Ba-144 +Kr-90+2n MeV U + n Ba Kr + 3 n d. Reaksi fusi adalah reaksi penggabungan inti yang kecil menjadi nuklida yang lebih besar. Dalam fisika, fusi nuklir (reaksi termonuklir) adalah sebuah proses saat dua inti atom bergabung, membentuk inti atom yang lebih besar dan melepaskan energi. Fusi nuklir adalah sumber energi yang menyebabkan bintang bersinar, dan bom Hidrogen meledak. Senjata nuklir adalah senjata yang menggunakan prinsip reaksi fisi nuklir dan fusi nuklir. 2 Contoh: 1H + H 3 1 2He n + energi 3 He + 3 He 4 He + 2 p MeV 3 He+T 4 He+p+n MeV UNINDRA Modul Kimia Dasar II 5

6 E. Waktu Paro (paruh) Waktu paro adalah waktu yang dibutuhkan unsur radioaktif untuk mengalami peluruhan sampai menjadi 1 kali semula (masa atau aktivitas). 2 Rumus: Nt = No 1 2 T t 2 1 Nt N0 T t 1 2 = massa setelah peluruhan = massa mula-mula = waktu peluruhan = waktu paro atau ln No Nt = 0,693 t 2 1 T Contoh: Suatu unsur radioaktif mempunyai waktu paro 4 jam. Jika semula tersimpan 16 gram unsur radioaktif, maka berapa massa zat yang tersisa setelah meluruh 1 hari? F. Deret Radioaktif 1) Deret uranium, dimulai dari 92 U 238 berakhir pada 82 Pb U Pb α β 0 UNINDRA Modul Kimia Dasar II 6

7 2) Deret thorium, dimulai dari 90 Th 232 berakhir pada 82 Pb Th Pb α β 0 3) Deret aktinium, dimulai dari 92 U 235 berakhir pada 82 Pb U Pb α β 0 G. Penggunaan radioisotop Radioisotop dapat digunakan sebagai perunut, sumber radiasi, dan sumber energi. a. Radioisotop digunakan sebagai perunut/pelacak karena perpindahannya dapat diikuti berdasarkan radiasi yang dipancarkan. Contoh: 1) Bidang kedokteran Isotop I-131: untuk diagnosis penyakit kelenjar gondok. Isotop Na-24: untuk mengetahui penyumbatan darah pada urat. 2) Bidang arkologi Isotop C-14: untuk menentukan umur fosil. 3) Bidang pertanian Isotop P-32: untuk mempelajari cara pemupukan yang tepat. 4) Bidang hidrologi Isotop Na-24: untuk menentukan debit air dan mengetahui gerak lumpur pada sungai. 5) Bidang biologi Isotop C-14: untuk mempelajari peristiwa fotosintesis. 6) Bidang kimia Isotop O-18: untuk mempelajari mekanisme reaksi esterifikasi. b. Radioisotop digunakan sebagai sumber radiasi karena daya tembus radiasinya serta akibat dari radiasi terhadap bahan yang dilalui. Contoh: 1) Bidang kedokteran. Isotop Co-60: untuk terapi penyakit kanker. UNINDRA Modul Kimia Dasar II 7

8 2) Bidang pertanian Untuk memberantas hama. Untuk pembuatan bibit unggul. 3) Bidang industri Untuk mengawetkan makanan/minuman dalam kaleng. c. Radioisotop digunakan sebagai sumber energi. Contoh: untuk PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir) dengan menggunakan reaksi fisi bahan bakar fosil U. LATIHAN SOAL 1. Lengkapilah persamaan inti berikut: Fr + a. Ac Ra + b. Fr Te + c. Te Isotop tertentu mempunyai waktu paruh 3 tahun. Berapa dari 8 gram sampel isotop yang tersisa sesudah 12 tahun? 3. Hitunglah waktu yang diperlukan bagi sampel radioaktif untuk mengurangi 7/8 dari atom yang ada dalam isotop induk, jika waktu paruhnya 32 s! 4. Lengkapi persamaan inti berikut ini: 235 a. 92U + n Ba 14 4? 1 b. 7 N + 2 α? O + 1 H U +? n UNINDRA Modul Kimia Dasar II 8

9 MODUL 8 KINETIKA KIMIA A. Laju Reaksi Kinetika kimia adalah ilmu yang mempelajari laju reaksi, atau seberapa cepat proses reaksi berlangsung dalam waktu tertentu.kinetika kimia menjelaskan hubungan antara perubahan konsentrasi reaktan (atau produk) sebagai fungsi waktu. Laju reaksi dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi dari produk atau reaktan terhadap waktu. Atau, Laju reaksi kimia adalah jumlah mol reaktan per satuan volume yang bereaksi dalam satuan waktu tertentu. Sebagai contoh, andaikan kita memiliki suatu reaksi antara dua senyawa A dan B. Misalkan setidaknya salah satu mereka merupakan zat yang bisa diukur konsentrasinya-misalnya, larutan atau dalam bentuk gas. Untuk reaksi ini kita dapat mengukur laju reaksi dengan menyelidiki berapa cepat konsentrasi, katakan A, berkurang per detik. Contoh : Pada suhu 45 o C, senyawa AB terurai menjadi A dan B. Konsentrasi AB mulamula 0,6 mol/l, dan setelah 20 detik tinggal 0,4 mol/l. Tentukan laju rata-rata reaksi selama 20 detik pertama! Jawab : AB A + B Δ[AB] = (0,4 0,6) mol/l = - 0,2 mol/l Δt = (30 0) s = 20 s r = AB t = 0,2 20 = 0,01 mol/l/s UNINDRA Modul Kimia Dasar II 9

10 Berdasarkan jumlah molekul yang bereaksi, reaksi terdiri atas : 1. Reaksi unimolekular : hanya 1 mol reaktan yang bereaksi Contoh : N 2 O 5 N 2 O 4 + ½ O 2 2. Reaksi bimolekular : ada 2 mol reaktan yang bereaksi Contoh : 2 HI H 2 + I 2 3. Reaksi termolekular : ada 3 mol reaktan yang bereaksi Contoh : 2 NO + O 2 2NO 2 Berdasarkan banyaknya fasa yang terlibat, reaksi terbagi menjadi : 1. Reaksi homogen : hanya terdapat satu fasa dalam reaksi (gas atau larutan) 2. Reaksi heterogen : terdapat lebih dari satu fasa dalam reaksi B. Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi 1. Konsentrasi: molekul-molekul harus saling bertumbukan untuk bereaksi. Semakin banyak molekul yang terlibat, kemungkinan terjadi tumbukan makin besar, reaksi terjadi lebih cepat: laju ~frekuensi tumbukan ~ konsentrasi. 2. Wujud fisik: molekul-molekul harus bercampur agar bereaksi. Frekuensi tumbukan anta rmolekul bergantung pada wujud fisik reaktan. Semakin besar luas permukaan per satuan volume reaktan, semakin banyak kontak yang terjadi, reaksi akan makin cepat. 3. Temperatur: molekul-molekul harus bertumbukan dengan energi yang cukup agar bereaksi. Semakin tinggi temperatur, akan lebih banyak tumbukan yang terjadi per satuan waktu karena meningkatkan energi tumbukan: laju ~ energy tumbukan ~ temperatur. 4. Pengadukan/mekanik: mempermudah peristiwa tumbukan antar molekul sehingga reaksi mudah terjadi. UNINDRA Modul Kimia Dasar II 10

11 5. Cahaya atau bentuk energi lainnya yang akan memudahkan tercapainya energi pengaktifan untuk terjadinya reaksi. 6. Katalis: adanya suatu zat yang ketika berinteraksi dengan reaktan akan memberikan jalur baru yang energy pengaktifasiannya lebih rendah dari semula, sehingga reaksi lebih cepat terjadi. C. Persamaan Laju Reaksi Untuk reaksi umum: aa + bb cc + dd Persamaan laju reaksinya adalah : Laju reaksi = - 1/a d[a]/dt = - 1/b d[b]/dt = + 1/c d[c]/dt = 1/d d[d]/dt Contoh : Untuk reaksi: 2A + B 3C + 4 D berlaku: - 1/2d[A]/dt = - d[b]/dt = +1/3 d[c]/dt = +1/4 d[d]/dt, dimana tanda negatif menunjukkan pengurangan jumlah, sedangkan tanda + menunjukkan peningkatan jumlah. Hukum Laju dan Komponennya Hukum laju menggambarkan hubungan antara laju sebagai fungsi konsentrasi pereaksi, konsentrasi produk, dan temperatur. Laju reaksi hanya bergantung pada konsentrasi pereaksi dan temperatur saja. Pertama-tama kita pusatkan perhatian pada pengaruh konsentrasi pereaksi terhadap laju reaksi pada temperatur tetap. Untuk reaksi: aa + bb +. cc + dd +.., maka hukum lajunya adalah: laju = r = k[a] m [B] n. Nilai k adalah tetapan laju yang bersifat spesifik untuk reaksi tertentu dan temperatur tertentu, ditentukan dari percobaan. Nilai m dan n disebut orde reaksi yang ditentukan berdasarkan percobaan, bukan dari persamaan reaksinya. Beberapa contoh: NO(g) + O 3 (g) NO 2 (g) + O 2 (g) UNINDRA Modul Kimia Dasar II 11

12 hukum laju secara percobaan diperoleh: r = k[no][o 3 ]. Dalam hal ini reaksi berorde pertama terhadap konsentrasi NO maupun O 3. Reaksi: 2NO (g) + 2H 2(g) N 2(g) + 2H 2(g), memiliki hukum laju: r = k[no] 2 [H 2 ], yaitu berorde dua terhadap konsentrasi NO dan berorde pertama terhadap H 2. Orde reaksi total = = 3. Contoh : Reaksi F + G r = k [F] 2 [G] a. Hitunglah orde reaksinya! H, mempunyai persaman laju reaksi b. Bila konsentrasi F dan G keduanya diperbesar 3 kali semula, berapa kali semulakah laju reaksinya? Jawab: a. Orde reaksi = = 3 b. r 1 = k [F] 2 [G] r 2 = k x [3F] 2 [3G] = 27 k [F] 2 [G] = 27 r 1 D. Orde Reaksi Secara kuantitatif, kecepatan reaksi kimia ditentukan oleh orde reaksi, yaitu jumlah dari eksponen konsentrasi pada persamaan kecepatan reaksi. 1. Reaksi Orde Nol Pada reaksi orde nol, kecepatan reaksi tidak tergantung pada konsentrasi reaktan. Persamaan laju reaksi orde nol dinyatakan sebagai : da - = k0 dt A - A 0 = - k 0. t A = konsentrasi zat pada waktu t A 0 = konsentrasi zat mula mula Contoh reaksi orde nol ini adalah reaksi heterogen pada permukaan katalis. UNINDRA Modul Kimia Dasar II 12

13 2. Reaksi Orde Satu Pada reaksi prde satu, kecepatan reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi reaktan. Persamaan laju reaksi orde satu dinyatakan sebagai : da - = k1 [A] dt - da = k1 dt [A] ln [ A0] [ A] = k 1 (t t 0 ) Bila t = 0 A = A 0 ln [A] = ln [A 0 ] - k 1 t [A] = [A 0 ] e -k 1 t Tetapan laju (k 1 ) dapat dihitung dari grafik ln [A] terhadap t, dengan k 1 sebagai gradiennya. ln [A] ln [A] 0 gradien = -k 1 t Gambar 7.1. Grafik ln [A] terhadap t untuk reaksi orde satu Cara menentukan orde reaksi : Perhatikan contoh berikut, reaksi: 2NO 2(g) 2NO (g) + O 2(g) diperoleh serangkaian data berikut: Percobaan Konsentrasi NO 2 (mol/l) Laju pembentukan NO (mol/l/s) 1 0,1 x ,3 x ,6 x UNINDRA Modul Kimia Dasar II 13

14 Tentukan : a. persamaan laju reaksi b. konstanta laju reaksi Jawab : a. Persamaan umum laju reaksi adalah: r = k [NO 2 ] m. Perhatikan perbandingan konsentrasi dengan perbandingan laju masingmasing percobaan. Lihat percobaan 2 dan 1, m Laju 2 = k [NO 2 ] 2 m Laju 1 = k [NO 2 ] 1 18 = [0,3 x 10-2 ] m 2 = [0,1 x 10-2 ] m 9 = 3 m 2 = m Jadi, persamaan laju reaksinya r = k [NO 2 ] 2 b. Sebagai contoh kita menggunakan percobaan 1 k = r [NO 2 ] 2 k = 2 [0,1 x 10-2 ] 2 = 2 x 10 5 s -1 LATIHAN SOAL 1. Berikut data percobaan untuk reaksi: A 2 + 2C ---> 2AC [A 2 ] awal [C] awal Laju Reaksi 0,1 0,1 2 M/detik 0,1 0,2 8 M/detik 0,2 0,2 16 M/detik Pertanyaan: a. Tentukan orde reaksi terhadap A 2 UNINDRA Modul Kimia Dasar II 14

15 b. Tentukan orde reaksi terhadap C c. Tentukan persamaan laju reaksi d. Tentukan orde reaksi total e. Tentukan harga dan satuan tetapan jenis reaksi, k f. Tentukan laju reaksi jika konsentrasi A 2 = 0,25 M, dan konsentrasi C = 0,75M 2. Gas Nitrogen oksida dan gas bromida bereaksi pada 0 o C menurut Persamaan : 2NO + Br 2 ---> 2 NOBr Laju reaksi diikuti dengan mengukur pertambahan konsentrasi NOBr dan diperoleh data sebagai berikut: [NO] awal [Br2] awal Laju Reaksi 0,1 0,1 12 M/detik 0,1 0,2 24 M/detik 0,2 0,1 48 M/detik 0,3 0,1 108 M/detik Pertanyaan: a. Tentukan orde reaksi terhadap NO b. Tentukan orde reaksi terhadap Br 2 c. Tentukan persamaan laju reaksi d. Tentukan orde reaksi total e. Tentukan harga dan satuan tetapan jenis reaksi, k f. Tentukan laju reaksi jika konsentrasi NO dan Br 2 masing-masimg 0,4 M UNINDRA Modul Kimia Dasar II 15

16 MODUL 9 SENYAWA HIDROKARBON A. Senyawa Hidrokarbon Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang paling sederhana. Dari namanya, senyawa hidrokarbon adalah senyawa karbon yang hanya tersusun dari atom hidrogen dan atom karbon. Berdasarkan susunan atom karbon dalam molekulnya, senyawa karbon terbagi dalam 2 golongan besar, yaitu senyawa alifatik dan senyawa siklik. 1. Senyawa hidrokarbon alifatik Senyawa hidrokarbon alifatik adalah senyawa karbon yang rantai C nya terbuka dan rantai C itu memungkinkan bercabang. Berdasarkan jumlah ikatannya, senyawa hidrokarbon alifatik terbagi menjadi senyawa alifatik jenuh dan tidak jenuh. a. Senyawa alifatik jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya hanya berisi ikatan-ikatan tunggal saja. Golongan ini dinamakan alkana. b. Senyawa alifatik tak jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya terdapat ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Jika memiliki rangkap dua dinamakan alkena dan memiliki rangkap tiga dinamakan alkuna. 2. Senyawa hidrokarbon siklik Senyawa hidrokarbon siklik adalah senyawa karbon yang rantai C nya melingkar dan lingkaran itu mungkin juga mengikat rantai samping. Golongan ini terbagi lagi menjadi senyawa alisiklik dan aromatik. a. Senyawa alisiklik yaitu senyawa karbon alifatik yang membentuk rantai tertutup. Contoh senyawa alisiklik: Siklopropana Siklobutana UNINDRA Modul Kimia Dasar II 16

17 b. Senyawa aromatik yaitu senyawa karbon yang terdiri dari 6 atom C yang membentuk rantai benzena. Contoh senyawa aromatik. B. Reaksi-reaksi Senyawa Hidrokarbon Reaksi senyawa hidrokarbon pada umumnya merupakan pemutusan dan pembentukan ikatan kovalen. Ada beberapa jenis reaksi senyawa hidrokarbon, diantaranya yaitu reaksi substitusi, adisi,oksidasi dan eliminasi. 1. Reaksi Subtitusi Pada reaksi substitusi, atom atau gugus atom yang terdapat dalam suatu molekul digantikan oleh atom atau gugus atom lain. Reaksi substitusi umumnya terjadi pada senyawa yang jenuh (semua ikatan karbon-karbon merupakan ikatan tunggal), tetapi dengan kondisi tertentu dapat juga terjadi pada senyawa tak jenuh. Contoh: Halogenasi hidrokarbon (penggantian atom H oleh halogen) 2. Reaksi Adisi Reaksi adisi terjadi pada senyawa yang mempunyai ikatan rangkap dua atau rangkap tiga, senyawa alkena atau senyawa alkuna, termasuk ikatan rangkap karbon dengan atom lain. Dalam reaksi adisi, molekul senyawa yang mempunyai ikatan rangkap menyerap atom atau gugus atom sehingga ikatan rangkap berubah menjadi ikatan tunggal. Untuk alkena atau alkuna, bila jumlah atom H pada kedua atom C ikatan rangkap berbeda, maka arah adisi ditentukan oleh kaidah Markovnikov, yaitu atom H akan terikat pada atom karbon yang lebih banyak atom H-nya. Contoh: 3. Reaksi Eliminasi Pada reaksi eliminasi, molekul senyawa berikatan tunggal berubah menjdi senyawa berikatan rangkap dengan melepas molekul kecil. Sebagai contoh: UNINDRA Modul Kimia Dasar II 17

18 Eliminasi air (dehidrasi) dari alkohol. Apabila dipanaskan dengan asam sulfat pekat pada suhu sekitar C, alkohol dapat mengalami dehidrasi membentuk alkena. 4. Reaksi Oksidasi Apabila senyawa alkana dibakar menggunakan oksigen, senyawa yang dihasilkan ialah karbon dioksida dan air. Reaksi tersebut dikenal dengan reaksi oksidasi atau pembakaran. Sebagai contoh: C 2 H 6 + 3,5 O > 2CO 2 + 3H 2 O C. Alkana, Alkena dan Alkuna 1. Alkana (C n H 2n+2 ) Sifat umum: - Hidrokarbon jenuh (alkana rantai lurus dan siklo/cincin alkana) - Disebut golongan parafin : affinitas kecil (=sedikit gaya gabung) - Sukar bereaksi - C1 C4 : pada t dan p normal adalah gas - C4 C17 : pada t dan p normal adalah cair - > C18 : pada t dan p normal adalah padat - Titik didih makin tinggi : terhadap penambahan unsur C - Jumlah atom C sama : yang bercabang mempunyai TD rendah - Kelarutan : mudah larut dalam pelarut non polar - BJ naik dengan penambahan jumlah unsur C - Sumber utama gas alam dan petrolium Struktur : C n H 2n+2 CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (heksana) sikloheksana UNINDRA Modul Kimia Dasar II 18

19 Tata nama: Untuk nilai n R Nama 1 CH 4 Metana 2 C 2 H 6 Etana 3 C 3 H 8 Propana 4 C 4 H 10 Butana, dst. Pembuatan alkana : Hidrogenasi senyawa Alkena Reduksi Alkil Halida Reduksi metal dan asam Penggunaan alkana : ä Metana : zat bakar, sintesis, dan carbon black (tinta,cat,semir,ban) ä Propana, Butana, Isobutana : zat bakar LPG (Liquified Petrolium Gases) ä Pentana, Heksana, Heptana : sebagai pelarut pada sintesis 2. Alkena (C n H 2n ) Sifat umum: - Hidrokarbon tak jenuh ikatan rangkap dua - Alkena = olefin (pembentuk minyak) - Sifat fisiologis lebih aktif (sbg obat tidur) : 2-metil-2-butena - Sifat sama dengan Alkana, tapi lebih reaktif Struktur : C n H 2n CH 3 -CH 2 -CH=CH 2 (1-butena) Tata nama: Untuk nilai n R Nama 2 C 2 H 4 Etena 3 C 3 H 6 Propena 4 C 4 H 8 Butena, dst. UNINDRA Modul Kimia Dasar II 19

20 Etena = etilena = CH 2 =CH 2 - Sifat-sifat : gas tak berwarna, dapat dibakar, bau yang khas, eksplosif dalam udara (pada konsentrasi 3 34 %) - Terdapat dalam gas batu bara biasa pada proses cracking - Pembuatan : pengawahidratan etanaol Penggunaan etena : ä Dapat digunakan sebagai obat bius (dicampur dengan O 2 ) ä Untuk memasakkan buah-buahan ä Sintesis zat lain (gas alam, minyak bumi, etanol) Pembuatan alkena : Dehidrohalogenasi alkil halide Dehidrasi alcohol Dehalogenasi dihalida Reduksi alkuna 3. Alkuna (C n H 2n-2 ) Sifat umum: - Hidrokarbon tak jenuh mempunyai ikatan rangkap tiga - Sifat-sifatnya menyerupai alkena, tetapi lebih reaktif Struktur : C n H2 n-2 CH=CH (etuna/asetilen) Etuna = asetilen => CH=CH Pembuatan : CaC 2 + H 2 O C 2 H 2 + Ca(OH) 2 Sifat-sifat : Suatu senyawaan endoterm, maka mudah meledak Suatu gas, tak berwarna, baunya khas UNINDRA Modul Kimia Dasar II 20

21 Penggunaan etuna : o Pada pengelasan : dibakar dengan O 2 memberi suhu yang tinggi (+3000 o C), dipakai untuk mengelas besi dan baja o Untuk penerangaan o Untuk sintesis senyawa lain Pembuatan alkuna Dehidrohalogenasi alkil halide Reaksi metal asetilida dengan alkil halida primer D. GUGUS FUNGSI Gugus fungsi merupakan bagian aktif dari senyawa karbon yang menentukan sifat-sifat senyawa karbon. Gugus fungsi tersebut berupa ikatan karbon rangkap dua, ikatan karbon rangkap tiga, dan atom/ gugus atom. Meskipun senyawa-senyawa karbon mempunyai unsur dasar sama yaitu karbon, tetapi sifatsifatnya jauh berbeda satu dengan yang lainnya. Perbedaan ini disebabkan oleh gugus fungsi yang diikat berbeda. Tabel 9.1 Beberapa Gugus Fungsi Senyawa Karbon. No Gugus Fungsi Deret homolog Rumus Umum Contoh Rumus Nama IUPAC Rumus Molekul Struktur OH -Oalkanol alkoksi R-OH R-O-R CH 3 - CH 2 OH etanol metoksi C n H 2n+2 O C n H 2n+2 O alkana/eter CH 3 -O- metana CH 3 3 -CHO alkanal/al- R-CHO CH 3 -CO- propanal C n H 2n O dehid CH 3 4 -CO- alkanon/ke R-CO-R CH 3 - propanon C n H 2n O ton CH 2 CHO UNINDRA Modul Kimia Dasar II 21

22 5 -COOH asam R-COOH CH 3 - asam C n H 2n O 2 alkanoat COOH etanoat 6 -COOR alkyl R-COOR CH 3 - metil C n H 2 O 2 alkanoat COO- etanoat CH 3 ALKOHOL 1. Rumus Umum Senyawa alkohol atau alkanol dapat dikatakan senyawa alkana yang satu atom H nya diganti dengan gugus OH (hidroksil). Sehingga seperti terlihat pada tabel rumus umum senyawa alkohol adalah R OH dimana R adalah gugus alkil. Untuk itu rumus umum golongan senyawa alkohol juga dapat ditulis C n H 2n+1 OH Contoh : Gugus alkil dan rumus molekul alkoholnya Untuk Nilai n R Rumus Molekul Alkohol 1 CH 3 CH 3 OH 2 C 2 H 5 C 2 H 5 OH 3 C 3 H 7 C 3 H 7 OH 2. Tata Nama Penamaan senyawa alkohol prinsipnya ada dua cara yaitu : 1) Dengan aturan IUPAC yaitu menggunakan nama senyawa alkananya dengan mengganti akiran ana dalam alkana menjadi anol dalam alkoholnya. 2) Dengan sistem Trivial yaitu dengan menyebutkan nama gugus alkilnya diikuti kata alkohol. Contoh : UNINDRA Modul Kimia Dasar II 22

23 Contoh penamaan alkohol Rumus Molekul Nama IUPAC Nama Trivial CH 3 OH Metanol Metil alkohol C 2 H 5 OH Etanol Etil alkohol C 3 H 7 OH Propanol Propil alkohol C 4 H 9 OH Butanol Butil alkohol ETER/ALKOKSI ALKANA 1. Rumus Umum Eter atau alkoksi alkana adalah golongan senyawa yang mempunyai dua gugus alkyl yang terikat pada satu atom oksigen. Dengan demikian eter mempunyai rumus umum :R O R dimana R adalah gugus alkil, boleh sama boleh tidak. Contoh : CH 3 CH 2 O CH 2 CH 3 R = R (eter homogen) CH 3 O CH 2 CH 2 CH 3 R-R(eter majemuk) 2. Penamaan Eter Ada dua cara penamaan senyawa-senyawa eter, yaitu : 1) Menurut IUPAC, eter diberi nama sesuai nama alkananya dengan awalan alkoksi dengan ketentuan sebagai berikut : rantai karbon terpendek yang mengikat gugus fungsi O ditetapkan sebagai gugus fungsi alkoksinya. rantai karbon yang lebih panjang diberi nama sesuai senyawa alkananya 2) Menurut aturan trivial, penamaan eter sebagai berikut : menyebutkan nama kedua gugus alkil yang mengapit gugus O kemudian diberi akiran eter. Contoh : Tata nama eter Rumus Struktur Eter Nama IUPAC Nama Trivial CH 3 CH 2 O CH 2 CH 3 Etoksi etana/ Dietil eter / etil etil eter UNINDRA Modul Kimia Dasar II 23

24 CH 3 O CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 O CH 2 CH 2 CH 3 Metoksi propana /Metil propil eter Etoksi propana/ Etil propil eter ALDEHIDA Aldehid sebagai senyawa karbonil, gugus aldehid (gugus karbonil yang mengikat atom hidrogen) selalunya dituliskan sebagai -CHO - dan tidak pernah dituliskan sebagai COH. Oleh karena itu, penulisan rumus molekul aldehid terkadang sulit dibedakan dengan alkohol. Misalnya etanal dituliskan sebagai CH 3 CHO. Penamaan aldehid didasarkan pada jumlah total atom karbon yang terdapat dalam rantai terpanjang - termasuk atom karbon yang terdapat pada gugus karbonil. Jika ada gugus samping yan terikat pada rantai terpanjang tersebut, maka atom karbon pada gugus karbonil selalu dianggap sebagai atom karbon nomor 1. Contoh : a) CH 3 CHO Etanal b) CH 3 CH 2 CHO Propanal KETON / ALKANON 1. Rumus Umum Alkanon merupakan golongan senyawa karbon dengan gugus fungsi karbonil (C=O). Gugus fungsi karbonil terletak di tengah, diapit dua buah alkil. Sehingga alkanon mempunyai rumus umum sebagai berikut : R-CO-R 2. Tata Nama Penamaan senyawa-senyawa alkanon atau keton juga ada dua cara yaitu : 1. Menurut IUPAC mengikuti nama alkanannya dengan mengganti akhiran ana dalam alkana menjadi anon dalam alkanon. 2. Dengan cara Trivial yaitu dengan menyebutkan nama kedua gugus alkilnya, kemudian diakhiri akhiran keton. UNINDRA Modul Kimia Dasar II 24

25 Contoh : Tabel tata nama alkanon/keton Rumus Struktur Nama IUPAC Nama Trivial CH 3 CO CH 3 CH 3 CH 2 CO CH 2 CH 3 CH 3 CO CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CO CH 3 2, Propanon 3, Pentanon 2, Pentanon 2, Butanon Dimetil Keton Dietil Keton Metil Propil Keton Etil Metil Keton ASAM ALKANOAT/ASAM KARBOKSILAT 1. Rumus Umum Asam alkanoat atau asam karboksilat merupakan golongan senyawa karbon yangmempunyai gugus fungsional COOH terikat langsung pada gugus alkil, sehingga rumus umum asam alkanoat adalah : R-COOH. 2. Tata Nama Penamaan senyawa -senyawa asam alkanoat atau asam karboksilat juga ada cara cara yaitu: 1. Menurut IUPAC : mengikuti nama alkananya dengan menambahkan nama asam di depannya dan mengganti akhiran ana pada alkana dengan akiran anoat pada asam Alkanoat. 2. Menurut Trivial, penamaan yang didasarkan dari sumber penghasilnya. Contoh: Penamaan senyawa asam karboksilat Rumus Struktur Nama IUPAC Nama Trivial HCOOH CH 3 COOH C 2 H 5 COOH CH 3 (CH 2 )COOH Asam Metanoat Asam Etanoat Asam Propanoat Asam Butanoat Asam Format Asam Asetat Asam Propionat Asam Butirat UNINDRA Modul Kimia Dasar II 25

26 CH 3 (CH 2 ) 3 COOH CH 3 (CH 2 ) 4 COOH Asam Pentanoat Asam Heksanoat Asam Valerat Asam Kaproat ESTER ATAU ALKIL ALKANOAT 1. Rumus Umum Ester merupakan senyawa turunan asam alkanoat, dengan mengganti gugus hidroksil ( OH) dengan gugus OR. Sehingga senyawa alkil alkanoat mempunyai rumus umum:r-coor R dan R merupakan gugus alkil, bisa sama atau tidak. Contoh : 1) CH 3 COO CH 3 R = R yaitu CH 3 2) CH 3 CH 2 COO CH 3 R = CH 3 CH 2 (C 2 H 5 ) dan R= CH 3 2. Tata Nama Untuk memberi nama senyawa ester, disesuaikan dengan nama asam alkanoat asalnya, dan kata asam diganti dengan kata dari nama gugus alkilnya. Contoh: : Rumus Struktur CH 3 COOCH 3 CH 3 COOCH 2 CH 3 CH 3 -CH 2 -COO-CH 2 -CH 3 CH 3 -CH 2 -COO-CH 2 CH 2 CH 3 Nama IUPAC Metil Etanoat Etil etanoat Etil Propanoat Propil Propanoat E. KEGUNAAN SENYAWA KARBON Haloalkana Kloroform (CHCl 3 ) digunakan sebagai obat bius atau pemati rasa (anestesi) yang kuat. Kerugiannya, CHCl 3 dapat mengganggu hati. C 2 H 5 Cl (kloroetana) UNINDRA Modul Kimia Dasar II 26

27 digunakan sebagai anestesi lokal (pemati rasa nyeri lokal). Ini digunakan pada pemain sepak bola dengan cara disemprotkan pada daerah yang sakit. Freon (dikloro difluoro metana) digunakan sebagai pendorong pada produksi aerosol. Freon juga banyak digunakan sebagai gas pendingin pada AC (Air Conditioned), lemari es, dan lain-lain. Alkohol Alkohol yang dihasilkan dari fermentasi merupakan komponen pada minuman bir, anggur, dan wiski. Sedangkan alkohol teknis digunakan untuk pelarut, antiseptik pada luka, dan bahan bakar. Eter Dalam kehidupan sehari-hari eter yang paling banyak digunakan adalah dietil eter, yaitu sebagai obat bius dan pelarut senyawa nonpolar. Aldehid Metanal atau formaldehid adalah aldehid yang banyak diproduksi karena paling banyak kegunaannya. Misalnya untuk membuat formalin yaitu larutan 30 40% formaldehid dalam air. Formalin digunakan untuk mengawetkan preparat-preparat anatomi. Keton Senyawa keton yang paling dikenal dalam kehidupan sehari-hari adalah aseton (propanon). Kegunaan aseton yaitu sebagai pelarut senyawa karbon, misalnya untuk membersihkan cat kuku (kutek), melarutkan lilin, dan plastik. Asam korboksilat Selain asam formiat pada semut dan asam asetat pada cuka, ada juga asam karboksilat lain seperti: a) asam laktat pada susu, b) asam sitrat pada jeruk, UNINDRA Modul Kimia Dasar II 27

28 c) asam tartrat pada anggur, d) asam glutamat pada kecap (garam glutamate dikenal dengan nama MSG atau monosodium glutamat dipakai untuk penyedap masakan. Ester Senyawa ester dengan rantai pendek (ester yang berasal dari asam karboksilat suku rendah dengan alkohol suku rendah) banyak terdapat dalam buahbuahan yang menimbulkan aroma dari buah tersebut, sehingga disebut ester buah-buahan. Senyawa ester ini banyak digunakan sebagai penyedap atau esens. Benzena Benzena adalah senyawa organik siklik (berbentuk cincin) dengan enam atom karbon yang bergabung membentuk cincin segi enam. Rumus molekulnya adalah C 6 H 6. Kegunaannya, untuk karbol, zat pewarna, bahan peledak LATIHAN SOAL 1. Tentukan nama dari masing-masing senyawa organik berikut ini! CH 3 3. CH 3 CH 2 CH C CH CH 2 CH 3 4. OH Br C 3 H 7 2. Tuliskan rumus struktur dari nama senyawa berikut? a. 4-etil-2,3-dimetil heptanol c. 3-etil-2,2,5-trimetil pentanal b. 4-metil-2-etoksi pentana d. butil metanoat UNINDRA Modul Kimia Dasar II 28

29 REFERENSI Brady, JE.- Pudjaatmaka & Suminar (1994). Kimia Universitas Asas dan Struktur. Jakarta: Erlangga Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Petunjuk Praktikum Ilmu Kimia I untuk SMA. Jakarta. Holman, John R (1994). General Chemistry. John Wiley & Sons Johson S (2004) Plus Soal & Pembahasan Kimia. Jakarta: Erlangga Karyadi, Benny (1997). Kimia 2. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan RI Keenan, Charles W Pudjaatmaka (1999). Ilmu Kimia Universitas. Jakarta: Erlangga Klug, S William, Cummings R. M. (1996). Essentials of Genetics. New Jersey: Prentice Hall Liliasari (1995). Kimia 3. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan RI Mulyono HAM (1997). Kamus Kimia. Bandung: Ganeca Silatama Petrucci, Ralph H Suminar (1999). Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Jakarta: Erlangga Purba, Michael (1997). Ilmu Kimia untuk SMU kelas 2 jilid 2A dan 2B. Jakarta: Erlangga Purba, Michael (1997). Ilmu Kimia untuk SMU kelas 3 jilid 3A. Jakarta: Erlangga Sudarmo, Unggul (2004). Kimia untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga Sunarya, Yayan (2003). Kimia Dasar 2 : Prinsip-Prinsip Kimia Terkini. Bandung : Alkemi Grafisindo Press Syukri (1999). Kimia Dasar 1. Bandung : Penebit ITB UNINDRA Modul Kimia Dasar II 29

30 UNINDRA Modul Kimia Dasar II 30