Bab 3 Tatanama Senyawa Anorganik dan Jenis-Jenis Reaksi Kimia

Transkripsi

1 Bab 3 Tatanama Senyawa Anorganik dan JenisJenis Reaksi Kimia 3.1 Tatanama Senyawa Biner Senyawa biner terdiri dari dua unsur, baik senyawa itu sebagai ion maupun molekul. Aturan tatanama senyawa biner adalah unsur yang lebih bersifat logam dinamai pertama, kemudian dilanjutkan dengan unsur yang kurang bersifat logam. Unsur yang kurang bersifat logam dinamai dengan menambahkan akhiran"ida" pada akar kata unsur tersebut. Akar kata unsur nonlogam (kurang bersifat logam) ditabelkan berikut ini. Tabel 3.1 Akar kata unsurunsur yang diturunkan dari nama unsur IIIA IVA VA VIA VIIA H, hidr B, bor C, karb N, nitr O, oks F, flour Si, silik P, fosf S, sulf Cl, klor As, arsen Se, selen Br, brom Sb, antimon Te, telur I, iod Senyawa biner ionik terdiri dari kation logam dan anion nonlogam. Kation dinamai pertama dan anion dinamai kedua. Tabel 3.2. Senyawa ionik biner Rumus Nama Rumus Nama KBr kalium bromida Rb 2 S rubium sulfida CaCl 2 kalsium klorida Ba 3 N 2 barium nitrida NaH natrium hidrida SrO stronsium oksida tatanama di atas berlaku untuk senyawa biner yang mengandung logam yang hanya mempunyai satu bilangan oksida. Kebanyakan logam transisi dan logamlogam golongan IIIA (kecuali Al), IVA, dan VA menunjukkan lebih dari satu bilangan oksidasi. Logamlogam tersebut dapat membentuk dua atau lebih senyawa biner dengan unsur nonlogam yang sama. Untuk membedakan semua kemungkinan tatanama, bilangan oksidasi dari logam ditunjukkan dengan angka Romawi dalam tanda kurung yang mengikuti nama logamnya. Metode ini dapat dipakai untuk setiap senyawa biner dari logam dan nonlogam. Tabel 3.3. Tatanama senyawa biner yang mempunyai biloks lebih dari satu menurut aturan IUPAC Rumus Biloks Logam Nama Rumus Biloks Logam Nama Cu 2 O +1 tembaga(i) oksida SnCl 2 +2 timah(ii) klorida CuF 2 +2 tembaga(ii) fluorida SnCl 4 +4 timah(iv) klorida FeS +3 besi(ii) sulfida PbO +2 timbal(ii) oksida Fe 2 O 3 +4 besi(iii) oksida PbO 2 +4 timbal(iv) oksida Manfaat tatanama sistem IUPAC adalah jika diketahui rumus senyawa, maka dapat menuliskan namanya secara pasti dan jelas, sebaliknya jika diketahui namanya, maka dapat ditulis rumusnya. Metode tatanama yang lama, masih digunakan tetapi tidak direkomendasikan oleh IUPAC, yaitu

2 penggunaan akhiran it (ous dalam bahasa Inggris) dan at (ic dalam bahasa Inggris) masingmasing untuk menunjukkan bilangan oksidasi yang lebih rendah dan lebih tinggi. Sistem ini hanya dapat membedakan antara dua bilangan oksidasi yang berbeda untuk logam. Oleh karena itu, manfaat sistem tatanama lama terbatas, tidak seperti sistem tatanama dengan angka Romawi. Tabel 3.4. Tatanama senyawa biner yang mempunyai biloks lebih dari satu menurut aturan lama. Rumus Biloks Logam Nama Rumus Biloks Logam Nama CuCl +1 kuprit klorida SnF 2 +2 stanit fluorida CuCl 2 +2 kuprat klorida SnF 4 +4 stanat fluorida FeO +3 ferit oksida Hg 2 Cl 2 +2 merkurit klorida FeBr 3 +4 ferat bromida HgCl 2 +4 merkurat klorida Beberapa senyawa yang mengandung ion poliatom berperilaku seperti anion monoatom. Senyawa yang mengandung ion ini disebut senyawa ion pseudobiner. Awalan "pseudo" berarti "tiruan atau semu", dimana senyawa ini dinamai seolaholah adalah senyawa biner. Contoh umum untuk anion poliatom adalah ion hidroksida, OH, dan ion sianida, CN. Ion amonium, NH 4+, adalah kation umum yang berperilaku seperti kation logam sederhana. Tabel 3.5. Tatanama senyawa ion pseudobiner Rumus Nama Rumus Nama NH 4 I amonium iodida NH 4 CN amonium sianida Ca(CN) 2 kalsium sianida Cu(OH) 2 tembaga(ii) hidroksida atau kuprat hidroksida NaOH natrium hidroksida Fe(OH) 3 besi(iii) hidroksida atau ferat hidroksida Hampir semua senyawa molekul biner melibatkan dua nonlogam yang terikat bersama. Meskipun banyak nonlogam dapat menunjukkan bilangan oksidasi yang berbeda, namun bilangan oksidasi tidak benar ditunjukkan dengan angka Romawi atau akhiran. Sebaliknya, proporsi unsur dalam senyawa kovalen biner ditunjukkan dengan menggunakan sistem awalan untuk kedua unsur. awalan Yunani dan Latin untuk satu sampai sepuluh adalah mono, di, tri, tetra, penta, heksa, hepta, okta, nona, dan deka. Awalan "mono" dihilangkan untuk kedua unsur kecuali dalam nama umum untuk CO, karbon monoksida. Huruf a terakhir dalam awalan dihilangkan ketika akar kata nonlogam dimulai dengan huruf "o"; seperti "heptoksida", bukan "heptaoksida." Tabel 3.6. Tatanama senyawa molekul biner. Rumus Nama Rumus Nama SO 2 sulfur dioksida Cl 2 O 7 dikloro heptoksida SO 3 Sulfur trioksida CS 2 karbon disulfida N 2 O 4 dinitrogen tetroksida SF 4 sulfur tetrafluorida As 4 O 6 tetraarsenik heksosida SF 6 sulfur heksafluorida Asam biner adalah senyawa dimana H berterikatan dengan unsurunsur golongan VIA atau VIIA Kelompok unsur; yang akan bertindak sebagai asam ketika dilarutkan dalam air. Senyawa murni ini dinamakan senyawa biner khas. Larutan aquo diberi nama asam pertama, kemudian diikuti oleh akar kata khas dari nonlogam dengan akhiran "ida".

3 Tabel 3.7. Tatanama asam biner. Rumus Nama Senyawa Nama larutan aqua HCl Hidrogen klorida asam klorida, HCl (ag) HF Hidrogen fluorida asama fluorida, HF (ag) H 2 S Hidrogen sulfida asam sulfida, H 2 S (ag) HCN Hidrogen sianida asam sianida, HCN (ag) 3.2 tatanama Asam Terner dan Garamnya Senyawa terner terdiri dari tiga unsur. Asam terner (asamokso) adalah senyawa yang terdiri dari hidrogen, oksigen, dan (biasanya) sebuah nonlogam. Nonlogam yang memiliki lebih dari satu bilangan oksidasi membentuk lebih dari satu asam terner. Asam terner memiliki perbedaan dalam hal jumlah atom oksigen yang dikandungnya. Akar kata nama unsur yang diikuti oleh akhiran "it" untuk bilangan oksidasi yang lebih rendah dan akhiran "at" untuk bilagan oksidasi yang lebih tinggi. Suatu asam terner yang umum dari masingmasing nonlogam adalah (agak berubahubah) yang ditunjukkan sebagai asam "at". Asma terner ( at ) dinamai dengan menempatkan akar kata unsur sebelum akhiran "at". Asam terner yang umum "asam at" ditunjukkan pada Tabel 3.9. Nama dan rumus asam itu adalah penting untuk dipelajari karena namanama semua asam terner lain dan garamnya berasal dari nama dan rumus tersebut. Asam yang mengandung satu atom oksigen lebih sedikit per atom pusat diberi nama dengan cara yang sama, kecuali bahwa akhiran "at" diubah menjadi "it." Bilangan oksidasi dari unsur pusat lebih rendah dari 2 (terhadap asam it ) maka tetap menggunakan "at". Tabel 3.8. Tatanama asam terner Rumus Biloks Nama Rumus Biloks Nama H 2 SO 3 +4 Asam sulfit H 2 SO 4 +6 Asam sulfat HNO 2 +3 Asam nitrit HNO 3 +5 Asam nitrat H 2 SeO 3 +4 Asam selenit H 2 SeO 4 +6 Asam selenat HBrO 2 +3 Asam bromit HBrO 3 +5 Asam bromat Tabel 3.9. Tatanama asam terner umum IIIA IVA VA VIA VIIA +3 H 3 BO 3 asam borat +4 H 2 CO 3 asam karbonat +4 H 4 SiO 4 asam silikat +5 HNO 3 asam nitrat +5 H 3 PO 4 asam fosfat +5 H 3 AsO 4 asam arsenat 6+ H 2 SO 4 asam sulfat +6 H 2 SeO 4 asam selenat +6 H 6 TeO 6 asam telurat +5 HClO 3 asam klorat +5 HBrO 3 asam bromat +5 HIO 3 asam iodat Asam terner yang kekurangan satu atom O dari asam it (atau kekurangan dua atom O dari asam

4 at ) dinamai dengan menggunakan awalan hipo dan akhiran it. Asamasam ini kekurangan dua bilangan oksidasi nonlogam pusat terhadap nonlogam pusat dari asam it. Tabel Tatanama senyawa terner dari asam okso hiposemit Rumus Biloks Nama HClO +1 asam hipoklorit H 3 PO 2 +1 asam hipofosforit HIO +1 asam hipoiodit H 2 N 2 O 2 +1 asam hiponitrit Asam yang kelebihan satu atom oksigen per atom nonlogam pusat dari asam normal asam at dinamai asam perakarkataat (perstemat). Tabel Tatanama senyawa terner dari asam okso persemat Rumus Biloks Nama HClO 4 +7 asam perklorat HBrO 4 +7 asam perbromat HIO 4 +7 asam periodat Asamokso untuk klor dapat diringkas sebagai berikut: Tabel Tatanama senyawa terner dari asamokso klor Rumus Biloks Nama HClO +1 asam hipoklorit HClO 2 +3 asam klorit HClO 3 +5 asam klorat HClO 4 +7 asam perklorat Garam terner adalah senyawa yang dihasilkan dengan cara menggantikan hidrogen dalam asam terner dengan ion lain. Garam terner biasanya mengandung kation logam atau ion amonium. Seperti tatanama senyawa biner, dalam garam terner pun kation dinamai pertama. Sementara, tatanama anion didasarkan pada nama asam terner darimana diturunkannya. Anion diturunkan dari asam terner yang berakhiran"at". Anion yang berasal dari asam "it dinamai tetap menggunakan akhiran "it. Awalan "per"dan"hipo" tetap dipertahankan. Tabel Tatanama garam terner Rumus (NH 4 ) 2 SO 4 Nama Amonium sulfat, (SO 4 2 dari asam sulfat, H 2 SO 4 ) KNO 3 Kalium nitrat, (NO 3 dari asam nitrat, HNO 3 ) Ca(NO 2 ) 2 Kalsium nitrit (NO 2 dari asam nitrit) LiClO 4 Litium perklorat (ClO 4 dari asam perklorat, HClO 4 ) FePO 4 Besi(III) fosfat (PO 4 3 dari asam fosfat, H 3 PO 4 )

5 NaClO Natrium hipoklorit (ClO dari asam hipoklorit, HClO) Garam asidik mengandung anionanion turunan dari asam poliprotik terner dengan satru atau lebih atom hidrogen asidik. tatanama garam asidik sebagaimana tatanama garam terner, dengan memasukkan kata hidrogen atau dihidrogen setelah nama kation. Hidrogen dan dihidrogen menunjukkan jumlah atom hidrogen asidik, masingmasing untuk 1 dan 2 atom hidrogen. Tabel Tatanama garam terner menurut sistem komersial Rumus Nama Rumus Nama NaHSO 4 Natrium hidrogen sulfat KH 2 PO 4 Kalium dihidrogen fosfat NaHSO 3 Natrium hidrogen sulfit K 2 HPO 4 Kalium hidrogen fosfat NaHCO 3 Natrium hidrogen karbonat tatanama yang lama, umumnya digunakan metode (yang tidak direkomendasikan oleh IUPAC, tetapi digunakan secara luas dalam komersial) yang melibatkan penggunaan awalan bi yang diletakkan pada nama anion untuk menunjukkan adanya hidrogen asidik. Menurut sistem ini, NaHSO 4 dinamai natrium bisulfat dan NaHCO 3 dinamai natrium bikarbonat. Tabel Rumus, muatan ion dan nama untuk beberapa ion yang umum. Kationkation yang umum Anionanion yang umum Rumus Muatan Nama Rumus Muatan Nama Li + +1 Ion litium F 1 Ion fluorida Na + +1 ion natrium Cl 1 Ion klorida K + +1 Ion kalium Br 1 Ion bromida NH Ion amonium I 1 Ion iodida Ag + +1 OH 1 Ion hidroksida CN 1 Ion sianida Mg Ion magnesium ClO 1 Ion hipoklorit Ca Ion kalsium ClO 2 1 Ion klorit Ba Ion barium ClO 3 1 Ion klorat Cd Ion kadmium ClO 4 1 Ion perklorat Zn Ion seng CH 3 COO 1 Ion asetat Cu Ion tembaga(ii) atau ion kuprat MnO 4 1 Ion permanganat Hg Ion merkuri(i) atau ion merkurit NO 2 1 Ion nitrit Hg Ion merkuri(ii) atau ion merkurat NO 3 1 Ion nitrat Mn Ion mangan(ii) atau ion manganit SCN 1 Ion tiosianat Co Ion kobalt(ii) atau ion kobaltit Ni Ion nikel(ii) atau ion nikelit O 2 2 Ion oksida Pb Ion timbal(ii) atau ion plumbit S 2 2 Ion sulfida Sn Ion timah(ii) atau ion stanit HSO 3 1 Ion hidrogen sulfit atau ion bisulfit Fe 2+ Ion besi(ii) atau ion ferit SO Ion sulfit HSO 4 1 Ion hidrogen sulfat atau ion bisulfat

6 Fe Ion besi(iii) atau ion ferat 2 SO 4 2 Ion sulfat Al Ion aluminium HCO 3 1 Ion hidrogen karbonat atau ion bikarbonat Cr Ion kromiumi) atau ion kromat 2 CO 3 2 Ion karbonat 2 CrO 4 2 Ion kromat 2 Cr 2 O 7 2 Ion dikromat PO Ion fosfat AsO Ion arsenat 3.3 Klasifikasi Reaksi Kimia A. Reaksi Redoks Istilah oksidasi awalnya mengacu pada penggabungan bahan dengan oksigen. Hasilnya, terjadi kenaikan bilangan oksidasi unsur dari sutau bahan itu. Menurut definisi asli, reaksi yang melibatkan oksidasi dari suatu bahan ditunjukkan pada sebelah kiri dari setiap persamaan reaksi. Jumlah bilangan oksidasi ditampilkan untuk satu atom dari jenis yang ditunjukkan. 1. Pembentukan karat, Fe 2 O 3, besi(iii) oksida Bilangan oksidasi Fe 4Fe(s) + 3O 2 (g) Fe 2 O 3 (s) Reaksi pembakaran Bilangan oksidasi C C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) CO(s) + O 2 (g) 2CO 2 (g) C 3 H 8 (g) + 5O 2 (g) 3CO 2 + 4H 2 O(g) 8/3 +4 Awalnya, reduksi digambarkan sebagai pelepasan oksigen dari suatu senyawa. Bijih oksida direduksi menjadi logamnya. Sebagai contoh, tungsten yang digunakan dalam filamen bola lampu pijar dapat dibuat dengan reduksi tungsten(vi) oksida dengan hidrogen pada suhu 1200 C. Bilangan oksidasi W WO 3 (s) + 3H 2 (g) W(s) + 3H 2 O(g) +6 0 Tungsten tereduksi, dan bilangan oksidasinya menurun dari +6 ke 0. Hidrogen teroksidasi dari 0 ke +1. Istilah oksidasi dan reduksi sekarang diterpkan jauh lebih luas. Oksidasi adalah suatu kenaikan bilangan oksidasi dan berhubungan dengan kehilangan elektron.

7 Reduksi adalah suatu penurunan bilangan oksidasi dan berhubungan dengan perolehan elektron. Elektron tidak diciptakan atau dimusnakan dalam reaksi kimia. Jadi, oksidasi dan reduksi selalu terjadi secara simultan dalam reaksi kimia biasa. Dalam empat persamaan sebelumnya (sebagai contoh oksidasi), bilangan oksidasi dari atom besi dan karbon meningkat, kedua atom itu teroksidasi. Dalam setiap kasus oksigen, oksigen akan tereduksi (bilangan oksidasinya menurun dari nol ke 2. Karena oksidasi dan reduksi terjadi secara simultan dalam semua reaksi, maka reaksinya disebut sebagai reaksi oksidasireduksi. Untuk singkatnya, biasanya reaksi tersebut disebut reaksi redoks. Reaksi redoks terjadi di hampir setiap bidang kimia dan biokimia. Kita harus dapat mengidentifikasi oksidator dan reduktor, dan menyeimbangkan persamaan oksidasireduksi. Keterampilan ini diperlukan untuk mempelajari elektrokimia. Elektrokimia melibatkan transfer elektron antara oksidator dan reduktor yang secara fisik terpisah, dan antarkonversi antara energi kimia dan energi listrik. Keterampilan ini juga penting untuk studi biologi, biokimia, ilmu lingkungan, dan sains material. Oksidator adalah spesies yang (1) mengoksidasi bahan lain, (2) memngandung atom yang tereduksi, dan (3) memperoleh elektron. Reduktor adalah spesies yang (1) mereduksi bahan lain, (2) mengandung atom yang teroksidasi, dan (3) kehilangan elektron. Persamaan reaksi di bawah ini menggambarkan contoh reaksi redoks. Bilangan oksidasi ditunjukkan dibagian atas rumus senyawa, dan oksidator dan reduktor ditunjukkan juga, sebagai berikut: Fe(s) + 3Cl 2 (g) FeCl 3 (s) reduktor oksidator FeBr 3 (aq) + 3Cl 2 (g) FeCl 3 (aq) + 3Br 2 (l) reduktor oksidator Persamaan untuk reaksi redoks dapat juga ditulis sebagai persamaan ionic total dan persamaan ionik bersih. Sebagai contoh, persamaan terakhir di atas dapat juga ditulis sebagai: 2[Fe 3+ (aq) + 3Br (aq)] + 3Cl 2 (g) 2[Fe 3+ (aq) + 3Cl (aq)] + 3Br 2 (l) Ionion spektor, Fe 3+, tidak mengendap dalam transfer elektron. Pengeliminasian ionion spektro itu membolehkan kita untuk fokus pada oksidator Cl 2 (g) dan reduktor Br (aq). 2Br (aq) + Cl 2 (g) 2Cl (aq) + Br 2 (l) B. Reaksi Penggabungan Reaksi dari dua atau lebih substansi yang bergabung untuk membentuk senyawa dinamakan reaksi penggabungan. Reaksi ini melibatkan (1) penggabungan dua unsur untuk membentuk senyawa, (2) penggabungan unsur dan senyawa untuk membentuk senyawa baru tunggal, atau (3) penggabungan dua senyawa untuk membentuk senyawa baru tunggal. 1. Unsur + unsur senyawa Untuk tipe reaksi kombinasi ini, masingmasing unsur dari keadaan tak bergabung, dimana bilangan oksidasi nol, membentuk keadaan yang bergabung sebagai suatu senyawa yang juga memiliki bilangan oksidasi nol. Oleh karena itu, reaksi tipe ini juga merupakan reaksi reduksi oksidasi.

8 a. logam + nonlogam senyawa ionik biner Kebanyakan logam bereakasi dengan kebanyakan nonlogam untuk membentuk senyawa ionik biner. Logam golongan IA bergabung dengan nonlogam golongan VIIA membentuk senyawa ionik biner, dengan rumus umum MX. Reaksinya adalah: 2M(s) + X 2 (g) 2(M + X )(s) M = Li, Na, K, Rb, Cs; X = F, Cl, Br, I Contoh; natrium, yang berwarna putih perak, bergabung dengan klor, gas yang berwarna hijau pucat, membentuk natrium klorida. Na(s) + Cl 2 (g) NaCl(s) natrium klorida (titik leleh 801 C) Logam golongan IIA juga bergabung dengan nonlogam golongan VIIA membentuk senyawa biner. Senyawa binar yang dibentuk adalah senyawa ionik biner, kecuali BeCl 2, BeBr 2, dan BeI 2. Persamaan umum reaksi penggabungan adalah: M(s) + X 2 (g) MX 2 (s) M = Be Mg, Ca, Sr, Ba; X = F, Cl, Br, I Reaksi magnesium dengan klor membentuk magnesium klorida, yaitu: Mg(s) + Cl 2 (g) MgCl 2 (s) magnesium klorida (titik leleh 1266 C) b. nonlogam + nonlogam senyawa kovalen biner Ketika dua nonlogam bergabung antara satu dengan yang lainnya, maka akan membentuk senyawa kovalen biner. Dalam reaksi ini, bilangan oksidasi unsur dengan bilangan oksidasi yang lebih positif sering berubah, tergantung pada kondisi reaksi. Sebagai contoh, fosfor (golongan VA) yang bergabung dengan klor yang terbatas jumlahnya akan membentuk fosfor triklorida, dengan bilangan oksidasi fosfor adalah +3. P 4 (s) + 6Cl 2 (g) 4PCl 3 (l) (dengan klor terbatas) ((titik leleh 112 C) Ketikan fosfor bereaksi dengan klor berlebih, maka akan menghasilkan fosfor pentoksida, dengan bilangan oksidasi fosfor adalah +5. P 4 (s) + 10Cl 2 (g) 4PCl 5 (s) (dengan klor berlebih) (terdekomposisi pada 167 C) Secara umum, nonlogam yang memiliki bilangan oksidasi lebih tinggi akan terbentuk dari reaksinya dengan nonlogam lain dalam jumlah yang berlebih. 2. Senyawa + unsur senyawa Fosfor dengan bilangan oksidasi +3 dalam PCl 3 dapat dikonversi menjadi bilangan oksidasi +5 (dalam PCl 5 ) ketika PCl 3 bergabung dengan klor. PCl 3 (l) + Cl 2 (g) PCl 5 (s) Sepertinya halnya reaksi di atas, sulfur dengan bilangan oksidasi +4 dapat dikonversi menjadi +6 ketika SF 4 bereaksi dengan gas fluor. SF 4 (g) + F 2 (g) SF 6 (g) sulfurheksafluorida (titik leleh 50,5 C)

9 Reaksi penggabungan di atas juga merupakan reaksi reduksi oksidasi. 3. Senyawa + senyawa senyawa Contoh reaksinya adalah penggabungan kalsium oksida dengan karbon dioksida untuk menghasilkan kalsium karbonat. CaO(s) + CO 2 (s) CaCO 3 (s) Asam pirosulfat dihasilkan dari sulfur trioksida yang dilarutkan dalam asam sulfat pekat: SO 3 (g) + H 2 SO 4 (l) H 2 S 2 O 7 (l) Kemudian asam pirosulfat diencerkan dengan air untuk membuat H 2 SO 4 : H 2 S 2 O 7 (l) + H 2 O(l) H 2 SO 4 (l) Oksidaoksida dari logam golongan IA dan IIA bereaksi dengan air untuk membentuk logam hidroksida, contoh: CaO(s) + H 2 O(l) Ca(OH) 2 (aq) C. Reaksi Dekomposisi 1. senyawa > unsur + unsur Elektrolisis air menghasilkan dua unsur melalui reaksi dekomposisi. Senyawa yang mengionisasi, seperti H 2 SO 4, ditambahkan untuk menaikkan konduktivitas air dan laju reaksi, tetapi tidak mengendapt dalam reaksi: elektrolisis 2H 2 O(l) 2H 2 (g) + O 2 (g) Sejumlah kecil oksigen dapat diperoleh dengan cara dekomposisi termal dari senyawa yang mengandung oksigen. Beberapa logam oksida, seperti merkuri(ii) oksida, HgO, terdekomposisi pada pemanasan untuk menghasilkan oksigen. HgO(s) panas Hg(l) + O 2 (g) 2. Senyawa senyawa + unsur Logam alkali klorat, seperti KClO 3, terdekomposisi ketika dipanaskan, menghasilkan logam klorida dan oksigen. Kalium klorat adalah garam umum yang merupakan sumber oksigen dalam skala kecil di laboratorium. 2KClO 3 (s) panas 2KCl(s) + 3O 2 (g) MnO 2 Garam nitrat dari logam alkali dan alkali tanah terdekomposisi menjadi logam nitrat dan gas oksigen

10 2NaNO 3 (s) 2NaNO 2 (s) + O 2 (g) Hidrogen peroksida, H 2 O 2, terdekompisisi menjadi air dan oksigen. 2H 2 O 2 (l) 2H 2 O(l) + O 2 (g) 3. Senyawa senyawa + senyawa Dekomposisi termal dari kalsium karbonat (batu kapur) dan karbonat lainnya akan menghasilkan dua senyawa, yaitu logam oksida dan karbon dioksida: CaCO 3 (s) CaO(s) + CO 2 (g) Reaksi di atas merupakan reaksi yang penting dalam industri produksi semen. Kalsium oksida juga digunakan sebagai basa dalam proses industri. Ketika beberapa padatan hidroksida dipanaskan, maka padatan tersebut akan terdekomposisi membentuk logam oksida dan uap air. panas Mg(OH) 2 (s) MgO(s) + H 2 O(l) Magnesium oksida, MgO, yang dipres dalam bentuk lembaranlembaran digunakan sebagai material pengisolasi termal dalam dinding oven. Garam amonium akan melepasakan amonia ketika dipanasakan. panas (NH 4 ) 2 SO 4 (s) NH 3 (g) + H 2 SO 4 (l) Jika garam amonium mengandung satu anion dari pengoksidasi kuat, seperti nitrat, nitrit, atau dikromat), maka dekomposisinya menghasilkan satu oksida, air (sebagai uap pada reaksi redoks temperatur tinggi), dan gas nitrogen. Reaksinya juga merupakan reaksi redoks. panas (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 (s) Cr 2 O 3 (s) + H 2 O(l) + N 2 (g) D. Reaksi Pergantian Reaksi dimana satu unsur dari suatu senyawa digantikan oleh unsur lain dinamakan reaksi pergantian. Reaksi pergantian selalu merupakan reaksi redoks. Logam yang lebih mudah mengalami oksidasi dikatakan sebagai logam yang lebih aktif. Logam yang lebih aktif dapat mengantikan logam yang kurang aktif atau hidrogen dari senyawanya (dalam larutan aquo) untuk menghasilkan bentuk teroksidasi dari logam lebih aktif dan bentuk tereduksi (logam bebas) dari logam kurang aktif atau hidrogen. Dalam Tabel 3.16, logam paling aktif berada pada bagian teratas dalam kolom pertama, yaitu Na, dan logam teraktif kedua adalah K, kemudian disusul oleh logamlogam lain yang keraktifannya semakin menurun dari atas ke bawah. Logam pada bagian atas cenderung bereaksi untuk menghasilkan bentuk teroksidasi (kation). Sementara, unsur pada bagian bawah (dalam tabel 3.16) cenderung bereaksi untuk menghasilkan bentuk tereduksi. Logam pada bagian bawah lebih mudah dikonversi dari bentuk teroksidasi ke bentuk tereduksi.

11 Tabel Deret kereaktifan logam Unsur Li Menggantikan hidrogen dari asam nonpengoksidasi Menganntikan hidrogen dari uap air Mengantikan hidrogen dari air dingin Bentuk Tereduksi secara umum Li Li + K K K + Ca Ca Ca 2+ Na Na Na + Mg Mg Mg 2+ Al Al Al 3+ Mn Mn Mn 2+ Zn Zn Zn 2+ Cr Cr Cr 3+, Cr 6+ Fe Fe Fe 2+, Fe 3+ Cd Cd Cd 2+ Co Co Co 2+ Ni Ni Ni 2+ Sn Sn Sn 2+, Sn 4+ Pb Pb Pb 2+, Pb 4+ H H H + Sb Sb Sb 3+ Cu Cu Cu +, Cu 2+ Bentuk teroksidasi secara umum Hg Hg Hg 2 2+, Hg 2+ Ag Ag Ag + Pt Pt Pt 2+, Pt 4+ Au Au Au +,Au [logam lebih aktif + garam dari logam kurang aktif] > [logam kurang aktif + garam dari logam lebih aktif Contoh soal; Sepotong logam seng dimasukkan ke dalam larutan tembaga II, CuSO 4. Larutan biru itu menjadi tak berwarna sebagai logam tembaga yang turun ke bagian bawah tabung. Larutan yang dihasilkan mengandung seng sulfat, ZnSO 4. Tuliskan persamaan satuan rumus, persamaan ion total, dan persamaan ion bersih reaksi! Solusi: Logam seng dan tembaga tidak terionisasi ketika kontak dengan H 2 O. CuSO 4 dan ZnSO 4 adalah garam yang larut, dan keduanya ditulis dalam bentuk ion. Zn(s) + CuSO 4 (aq) Cu(s) + ZnSO 4 (aq) Zn(s) + [Cu 2+ (aq) + SO 4 2 (aq)] Cu(s) + [Zn 2+ (aq) + SO 4 2 (aq)]

12 Zn(s) + Cu 2+ (aq) Cu(s) + Zn 2+ (aq) Dalam reaksi pergantian di atas, logam yang lebih aktif, seng, menggantikan ion logam yang kurang aktif, tembaga, dari larutan aquo. 2. [logam lebih aktif + asan nonpengoksida] [hidrogen + garam dari asam] Metode umum untuk membuat sejumlah kecil hidrogen melibatkan reaksi logam lebih aktif dengan asam nonpengoksida, seperti HCl dan H 2 SO 4. Contohnya, ketika seng dilarutkan dalam H 2 SO 4, maka akan menghasilkan seng sulfat dan gelembung gas H 2. Persamaan satuan rumus untuk reaksi ini adalah: Zn(s) + H 2 SO 4 (aq) ZnSO 4 (aq) + H 2 (g) asam kuat garam yang larut Asam sulfat (dalam larutan yang sangat terbatas) dan seng sulfat berlebih secara khusus sebagai ionion, sehingga persamaan ion total adalah: Zn(s) + [2H + (aq) + SO 4 2+ (aq)] [Zn 2+ (aq) + SO 4 2+ (aq)] + H 2 (g) Pengeliminasian ionion spektator dari persamaan ionik total akan menghasilkan persamaan ion bersih: Zn(s) + 2H + (aq) Zn 2+ (aq) + H 2 (g) Dalam tabel 3.16 (deret keaktifan logam), ketika semua logam yang berada di atas hidrogen dalam deret ini ditambahkan ke dalam larutan asam nonpengoksidasi, seperti HCl dan H 2 SO 4, maka logam akan melarut untuk menghasilkan hidrogen dan satu garam. HNO 3 adalah asam pengoksidasi umum. HNO 3 akan bereaksi dengan logam lebih aktif untuk menghasilkan oksida nitrogen, bukan hidrogen, H 2. Contoh soal: Manakah logam di bawah ini yang dapat mengganti hidrogen dari larutan asam klorida? Tuliskan persamanpersamaan reaksi dari satuan rumus, ionik total, dan ionik bersih! Al, Cu, Ag Solusi: Dalam tabel 3.16, logam Cu dan Ag (berada di bawah hidrogen) tidak dapat mengganti hidrogen dari asam nonpengoksidasi. Aluminium (berada di atas hidrogen) dalah logam lebih aktif yang dapat mengganti hidrogen dan Hcl, dan membentuk aluminium klorida. Reaksinya: 2Al(s) + 6HCl(aq) 3H 2 (g) + 2AlCl 3 (aq) 2Al(s) + 6[H + (aq) + Cl (aq)] 3H 2 (g) + 2[Al 3+ (aq) + 3Cl (aq)] 2Al(s) + 6H + (aq) 3H 2 (g) + 2Al 3+ (aq) Logam yang sangat reaktif bahkan dapat mengganti hidrogen dari air. Reaksi kalium (atau logam lain) dari golongan IA) dengan air adalah juga reaksi pergantian: 2K(s) + 2H 2 O (l) 2[K + (aq) + OH (aq)] + H 2 (g)

13 Reaksi dari logam yang sangat aktif dari golongan IA adalah berbahaya karena dapat membangkitkan panas yang cukup untuk meenyebabkan ledakan dari hidrogen (Gambar 3...) Gambar 3.1. Kalium bereaksi dengan air. Dalam gambar ini, ruangan dalam keadaan gelap, dan semua cahaya yang terlihat dihasilkan oleh dropping sepotong kecil kalium dalam beaker air. Banyak nonlogam mengganti nonlogam kurang aktif dari penggabungan dengan logam atau kation lain. Untuk contoh, ketika klor digelembungkan melalui larutan yang mengandung ion bromida (diturunkan dari garam ionik larut, seperti natrium bromida, NaBr), maka klor mengganti ion bromida untuk membentuk brom dan ion klorida (sebagai natrium klorida aquo): Cl 2 (g) + 2[Na + (aq) + Br (aq)] 2[Na + (aq) + Cl (aq)] + Br 2 (l) Dengan cara yang sama, ketiak brom ditambakan dalam larutan yang mengandung ion iodida, maka ion iodida diganti oleh brom untuk membentuk iod dan ion bromida. Br 2 (l) + 2[Na + (aq) + I (aq)] 2[Na + (aq) + Br (aq)] + I 2 (s) Gambar 3.2. a) Brom, Br 2, dalam air (orange pucat) dituang dalam larutan aquo dari NaI. b) Br 2 mengganti I dari larutan dan membentuk iod padat, I 2. I 2 melarut dalam air menghasilkan larutan coklat (lapisan bawah yah yang ungu)

14 Masingmasing halogen akan menganti halogen yang kurang aktif (lebih berat) dari garam binernya, dengan orde keaktifan yang semakin menurun menurut: F 2 > Cl 2 > Br 2 >I 2 Sebalikanya, suatu halogan tidak dapat mengganti anggota halogen yang lebih reaktif (lebih ringan) dari garamnya. Contoh: I 2 (s) + 2F tak bereaksi Contoh soal: Manakah reaksi di bawah ini yang menghasilkan reaksi dalam reaksi pergantian? Tuliskan persamaanpersamaan reaksi dari satuan rumus, ionik total, dan ionik bersih untuk reaksi yang terjadi! (a) I 2 (s) + NaBr(aq) (b) Cl 2 (g) + NaI(aq) (c) Br 2 (l) + NaCl(aq) Solusi: Keaktifan halogen menurun dari atas ke bawah dalam tabel periodik. Kita lihat (a) Br berada di atas I, dan (c) Cl berada di atas Br dalam tabel periodik. Oleh karena itu, baik (a) maupun (c) tidak dapat bereaksi. I berada di bawah Cl, sehingga dapat (b) dapat bereaksi: reaksinya adalah: E. Reaksi Matatesis Cl 2 (g) + 2NaI(aq) I 2 (s) + 2NaCl(aq) Cl 2 (g) + 2[Na + (aq) + I (aq)] I 2 (s) + 2[Na + (aq) + Cl (aq)] Cl 2 (g) + 2I (aq) I 2 (s) + 2Cl (aq) Kebanyakan reaksi antara dua senyawa dalam larutan aquo, ionion positif dan ionion negatif muncul mengganti pasangannya untuk membentuk dua senyawa baru, dengan tidak merubah bilangan oksidasi. Reaksi semacam ini dinamakan reaksi metatesis. Persamaan reaksi metatesis secara umum digambarkan sebagai: AX + BY AY + BX dimana A dan B adalah ionion posotif, sementara X dan Y adalah ionion negatif. Sebagai contoh, ketika kita mencampur larutan perak nitrat dan natrium klorida, maka dihasilkan perak klorida padat dan natrium nitrat yang larut dalam air. AgNO 3 (aq) + NaCl(aq) AgCl(s) + NaNO 3 (aq) Reaksi metatesis adalah hasil dari pemindahan ionion dalam larutan. Pemindahan ionion ini dapat dibayangkan dari gaya gerak agar reaksi terjadi. Pemindahan ionion dapat terjadi dalam tiga cara,

15 yang dapat digunakan untuk mengklasifikasi tiga tipe reaksi metatesis, yaitu: 1. Pembentukan molekul nonterionisasi secara dominan (lemah dan nonelektrolit) dalam larutan; contoh umum adalah produk nonelektrolit dari air. 2. Pembentukan padatan tak larut, sebagai endapan (yang terpisah dari larutan) 3. Pembentukan gas (yang terlibat dari larutan) 1. Reaksi Asam Basa (Netralisasi): Pembentukan Nonelektrolit Reaksi asam basa merupakan jenis reski kimia yang sangat penting. Kebanyakan reaksi asam basa terjadi di alam dalam tumbuhan dan binatang. Banyak asam dan basa merupakan senyawa esensial dalam sosial industri. Sebagai contoh, ekitar 350 poud asam sulfat, H 2 SO 4, dan sekitar 135 pound ammonia, NH 3, dibutuhkan untuk mendukung kehidupan di Amerika per tahun. Reaksi asam dengan logam hidroksida menghasilkan garam dan air. Reaksi semacam ini dinamakan rekasi netralisasi karena sifat khas dari asam dan basa yang ternetralisasi. Dalam hampir semua reaksi netralisasi, gaya gerak adalah penggabungan H + (aq) dari asam dan OH (aq) dari basa (atau basa tambah air) untuk membentuk molekul air. Mari kita lihat reaksi asam klorida, HCl(aq), dengan natrium hidroksida aquo, NaOH. HCl adalah asam kuat dan NaOH adalah basa kuat. Hasil reaksi asam dan basa, itu adalah garam natrium klorida, NaCl. Garam itu mengandung kation dari basa, Na +, dan anion dari asam, Cl. NaCl adalah garam larut HCl(aq) + NaOH(aq) H 2 O(l) + NaCl(aq) [H + (aq) + Cl (aq)] + [Na + (aq) + OH (aq)] H 2 O(l) + [Na + (aq) + Cl (aq)] H + (aq) + OH (aq) H 2 O(l) Persamaan reaksi ionik bersih untuk semua reaksi asam kuat dengan basa kuat membentuk garam larut dan air. H + (aq) + OH (aq) H 2 O(l) Contoh soal: Reaksi netralisasi, prediksikan produk reaksi antara HI(aq) dan Ca(OH) 2! Tuliskan persamaanpersamaan reaksi dari satuan rumus, ionik total, dan ionik bersih! Solusi: Reaksi di atas adalah reaksi netralisasi asam basa; produk reaksi adalah air dan garam yang mengandung kation basa, Ca 2+ (aq), dan anion asam, I (aq); CaI 2 adalah garam larut. HI adalah asam kuat dan Ca(OH) 2 adalah basa kuat, serta CaI 2 adalah garam larut, sehingga persamaan reaksinya dapat ditulis: 2HI(aq) + Ca(OH) 2 (aq) 2H 2 O(l) + CaI 2 (aq) [H + (aq) + I (aq)] + [Ca 2+ (aq) + 2OH (aq)] 2H 2 O(l) + [Ca 2+ (aq) + 2I (aq)] Ionion spektator dapat dieliminasi, sehingga persamaan reaskinya menjadi: 2H + (aq) + 2OH (aq) 2H 2 O(l)

16 Reaksi di atas dibagi 2, menghasilkan: H + (aq) + OH (aq) H 2 O(l) Reaksi antara asam lemah dengan basa kuat juga menghasilkan garam dan air, tetapi ada perbedaan signifikan dalam persamaan reaksi setimbang karena asam hanya terionisasi sedikit. Contoh soal: Tulislah persamaanpersamaan reaksi satuan rumus, ionik total, dan ionik bersih untuk reaksi asam asetat dengan kalium hidroksida! Solusi: Reaksi netralisasi melibatkan logam hidroksida menghasilkan garam dan air. CH 3 COOH adalah asam lemah, sehingga dapat ditulis sebagai satuan rumus. KOH adalah basa kuat dan CH3COOK adalah garam larut, sehingga kedua bentuk ionik dapat ditulis: CH 3 COOH(aq) + KOH(aq) H 2 O(l) + CH 3 COOK(aq) CH 3 COOH(aq) + [K + (aq) + OH (aq)] H 2 O(l) + [K + (aq) + CH 3 COO (aq)] Ionion spektator dapat dieliminasi, sehingga persamaan reaskinya menjadi: CH 3 COOH(aq) + OH (aq) H 2 O(l) + CH 3 COO (aq) Reaksi asama monoprotik lemah dengan basa kuat akan dapat membentuk garam larut yang dapat digambarkan persamaan reaksi umumnya sebagai berikut: HA(aq) + OH (aq) H 2 O(l) + A (aq) dimana HA mengambarkan asam lemah, dan A menggambarkan ionnya. 2. Reaksi Pengendapan Dalam reaksi pengendapan padatan tak larut, endapan terbentuk dan kemudian menempati di luar dari larutan. Gaya gerak untuk reaksi ini adalah tarikmenarik yang kuat antara kation dan anion, yang memindahkan ionion dari larutan dengan pembentukan endapan. Gigi dan tulang kita terbentuk oleh reaksi pengendapan yang lambat, dimana kalsium fisfat, Ca(PO3)4 terdeposit dalam sususan geometri yang benar. Contoh reaksi pengendapan adalah pembentukan timbal(ii) kromat yang berwarna kuning terang ketika dicampur larutan dari senyawa ionik larut, timbal(ii) nitrat, dan kalium kromat (gambar 3.. ). Produk lain dari reaksi ini adalah KNO3, garam ionik yamg larut. Persamaan reaksinya adalah Pb(NO 3 ) 2 (aq) + K 2 CrO 4 (aq) PbCrO 4 (s) + 2KNO 3 (aq) [Pb 2+ (aq) + 2NO 3 (aq)] + [2K + (aq) + CrO 4 2 (aq) PbCrO 4 (s) + 2[K + (aq) + NO 3 (aq)] [Pb 2+ (aq) + CrO 4 2 (aq) PbCrO 4 (s)

17 Gambar 3.3. Reaksi pengendapan. Ketika larutan K2CrO4 ditambahkan ke larutan aquo Pb(NO 3 ) 2, maka senyawa kuning PbCrO 4 terbentuk. Larutan yang dihasilkan mengandung ionion K + dan NO 3 yang merupakan ion dari KNO 3. Reaksi pengendapan lain yang penting adalah melibatkan pembentukan karbonat tak larut. Deposit batu kapur kebanyakan mengandung kalsium karbonat, CaCO 3, meskipun banyak juga mengandung magnesium karbonat, MgCO 3, dalam jumlah yang signifikan. Mari kita selidiki campuran larutan aquo dari natrium karbonat, Na 2 CO 3, dan kalsium klorida, CaCl 2! Na 2 CO 3 dan CaCl 2 adalah senyawa ionik yang larut. Pada saat pencampuran, larutan yang dihasilkan mengandung empat ion, yaitu Na + (aq), Cl (aq), CO 3 2 (aq), Ca 2+ (aq) Satu pasang ion Na + dan Cl tidak dapat membentuk senyawa yang tak larut. Mari kita mencari pasangan ion yang dapat membentuk senyawa tak larut! Penggabungan ion Ca 2+ dan ion CO 3 2 membentuk CaCO 3 tak larut. Persamaan reaksinya sebagai berikut: Na 2 CO 3 (aq) + CaCl 2 (aq) CaCO 3 (s) + 2NaCl(aq) [2Na + (aq) + CO 3 (aq)] + [Ca 2+ (aq) + 2Cl (aq) CaCO 3 (s) + 2[Na + (aq) + Cl (aq)] CO 3 (aq)] + Ca 2+ (aq) CaCO 3 (s) Contoh soal: Apakah akan terbentuk endapan ketika larutan aquo dari Ca(NO 3 ) 2 dan NaCl dicampur dengan konsentrasi yang masuk akal? Tuliskan persamaan reaksinya! Solusi: Ca(NO 3 ) 2 dan NaCl adalah senyawa yang larut. Kita dapat menggunakan petunjuk kebolehlarutan untuk menentukan apa saja produk yang mungkin yang tidak larut. Pada saat pencampuran, larutan yang dihasilkan akan mengandung empat ion, yaitu: Na + (aq), Cl (aq), NO 3 (aq), Ca 2+ (aq) Penggabungan ionion itu akan menghasilkan CaCl 2 dan NaNO 3. Berdasarkan petunjuk kebolehlarutan bahwa CaCl 2 dan NaNO 3 tak larut. Oleh karena itu, tidak ada endapan yang terbentuk dalam larutan

18 ini. Pertanyaan: Akankah terbentuk endapan ketika larutan aquo dari CaCl 2 dan K 3 PO 4 dicampur dengan konsentrasi yang masuk akal? Tuliskan persamaanpersamaan reaksi setimbang dari satuan rumus, ionik total, dan ionik bersih! 3. Reaksi Pembentukan Gas Pembentukan gas tak larut atau agak larut memberikan suatu gaya gerak terhadap reaksi tipe ketiga, yaitu reaksi metatesis, yang dikenal sebagai reaksi pembentukan gas. Gas umum yang sangat larut dalam air hanyalah HCl(g) dan NH 3 (g). Sementara, semua gas lainnya cukup tak larut sebagai gaya yang mendorong suatu reaksi agar berlanjut jika gasgas itu terbentuk sebagai produk reaksi. Sebagai contoh, ketika sama klorida ditambahkan kalsium karbonat padat, maka reaksi yang terjadi adalah asam karbonat (asam lemah) sebagai produk reaksi. 2HCl(aq) + CaCO 3 (s) H 2 CO 3 (aq) + CaCl 2 (aq) 2[H + (aq) + Cl (aq)] + CaCO 3 (s) H 2 CO 3 (aq) + [Ca 2+ (aq) + 2Cl (aq)] 2H + (aq) + CaCO 3 (s) H 2 CO 3 (aq) + Ca 2+ (aq) Panas yang dihasilkan pada reaksi di atas menyebabkan dekomposisi termal H 2 CO 3 menjadi gas CO 2 dan air. H 2 CO 3 (aq) CO 2 (g) + H 2 O(l) Kebanyakan gelembung CO 2 keluar, dan reaksi terus berlangsung hingga sempurna (dengan respek terhadap pereaksi pembatas). Pengaruh bersih yang timbul adalah pengkonversian jenis ion tertentu menjadi molekul nonterionisasi dari gas (CO 2 ) dan air. 2HCl(aq) +CaCO 3 (s) CO 2 (g) + H 2 O(l) + CaCl 2 (aq) Gambar 3.4. Kapur papan tulis hitam adalah umumnya sebagai CaCO 3. Gelembunggelembung CO 2 tampak jelas terlihat ketika CaCO 3 dari kapur bereaksi dengan HCl. Garamgaram yang mengandung ion sulfit, SO 3 2, bereaksi dengan asam dengan cara yang sama untuk membentuk gas sulfur dioksida, SO 2 (g).

19 SO 3 2 (aq) + 2H + (aq) SO 2 (g) + H 2 O(l) Kebanyakan garam sulfida bereaksi dengan asam untuk membentuk gas hidrogen sulfida, H 2 S. Kelarutan yang rendah dari H 2 S dalam air membantu reaksi terus berlanjut. MnS(s) + 2HCl(aq) MnCl 2 (aq) + H 2 S(g)