SMK TEKNOLOGI REKAYASA

Transkripsi

1

2

3 Direktorat Pembinaan SMK Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia 2016 KIMIA SMK TEKNOLOGI REKAYASA Penulis: Bayu Triwibowo Catur Rini Widyastuti SMA Kelas X

4 Hak Cipta pada Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Dilindungi Undang-Undang Milik Negara Tidak Diperdagangkan Penulis: Bayu Triwibowo Catur Rini Widyastuti Kotak Katalog dalam terbitan (KDT) 2017 Disusun dengan huruf Times New Roman, 12 pt

5 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 i

6 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 ii

7 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 E. Senyawa Hidrat (Air Kristal) F. Konsep Mol G. Konsentrasi Larutan H. Perhitungan Kimia MENGENAL PARA TOKOH PENEMU HUKUM DASAR KIMIA UJI KOMPETENSI BAB 2 ELEKTROKIMIA A. Sel Volta B. Elektrolisis C. Korosi MENGENAL PARA TOKOH PENEMU HUKUM DASAR KIMIA UJI KOMPETENSI BAB 3 KONSEP REAKSI KIMIA A. Asam dan Basa B. Reaksi Reduksi dan Reaksi Oksidasi UJI KOMPETENSI DAFTAR PUSTAKA GLOSARIUM INDEX iii

8 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 Gambar 1.5. Percobaan Lavoisier Gambar 1.6. Joseph Louis Proust Gambar 1.7. Dalton Gambar 1.8. Gay Lussac Gambar 1.9. Skema hubungan antara jumlah mol dengan jumlah partikel Gambar Antoine Laurent Lavoisier Gambar Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro Gambar 2.1. Peta konsep Gambar 2.2. Rangkaian Sel Galvani atau Sel Volta Gambar 2.3. Sel galvani atau sel volta antara Zn dan Larutan CuSO Gambar 2.4. Susunan baterai kering Gambar 2.5. Susunan baterai alkalin Gambar 2.6. Susunan baterai kancing Gambar 2.7. Korosi pada pagar Gambar 2.8. Proses korosi pada material logam Gambar 2.9. Korosi permukaan Gambar Korosi Galvanis Gambar Korosi Tegangan Gambar Korosi celah Gambar Korosi sumuran Gambar Korosi erosi Gambar Korosi pelarutan selektif Gambar Korosi antar batas butir Gambar Svente Arrhennius Gambar Laboratorium Arrhenius Gambar Johannes Nicolaus Brønsted Gambar University of Copenhagen iv

9 Gambar Thomas Martin Lowry Gambar Gilbert Newton Lewis Gambar 3.1. Peta konsep Gambar 3.2. Bahan Makanan yang Mengandung Asam Gambar 3.3. Produk Bersifat Basa dalam Kehidupan Sehari-hari Gambar 3.4. Garam Gambar 3.5. Teori Asam Lewis Gambar 3.6. Teori Asam Basa Lewis Gambar 3.7. Asam Anorganik dan Asam Organik Gambar 3.8. Kertas Lakmus Gambar 3.9. Identifikasi Kertas Lakmus Gambar Sumber Indikator Alami Gambar Indikator ph Kertas Gambar Skala ph Berdasarkan Warna Gambar Warna Larutan Indikator ph Gambar Indikator PP berwarna pink saat basa dan tak berwarna saat asam Gambar ph Meter Gambar Skala Kesetimbangan Asam Basa Gambar Metode Titrasi Gambar Titik Ekuivalen Titrasi Gambar Kurva titrasi asam kuat (titrat) dengan basa kuat (titran) Gambar Kurva titrasi asam lemah dengan basa kuat Gambar Kurva titrasi asam kuat dengan basa lemah Gambar Kurva titrasi asam lemah dengan basa lemah Gambar Penerapan asam basa dalam bidang pertanian Gambar Bahan untuk menetralkan ph Basa v

10 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Hasil Penelitian Proust Tabel 1.2 Perbandingan Nitrogen dan Oksigen dalam Senyawanya Tabel 1.3.Data penelitian Gay Lussac Tabel 1.4 Beberapa Data Hasil Percobaan Volume Gas Yang Bereaksi Tabel 1.5 Beberapa Contoh Senyawa Hidrat Tabel 1.6 Massa Molar Beberapa Zat Tabel 2.1 Deret volta Tabel 2.2 Nilai Potensial Standar Elektroda Tabel 3.1 Senyawa Asam Lemah dan Asam Kuat Tabel 3.2 Senyawa Basa Lemah dan Basa Kuat Tabel 3.3 Hasil Pengamatan Beberapa Indikator Asam Basa Alami Tabel 3.4 Indikator Asam Basa vi

11 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 vii

12 BAB 1 KONSEP MOL DAN HUKUM HUKUM DASAR KIMIA DALAM PERHITUNGAN Konsep mol Massa molekul relatif Persamaan reaksi Hukumhukum dasar kimia Rumus empiris dan rumus moleku l Senyawa hidrat Konsentra si larutan Perhitung an kimia Molaritas Molalitas Mol dan fraksi 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 gram 2. Massa satu atom O= 2,70 x gram 3. Massa satu atom C= 1,99 x gram 1

13 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: 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 2

14 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: massa atom rata-rata X A r X= 1 massa atom karbon Contoh soal 2: Apabila diketahui massa 1 atom oksigen 2,7 x gram, Ar atom O apabila massa atom C=1,99 x gram adalah Jawab: Ar atom O = massa 1 atom O 1 massa 1 atom karbon C = 2,7 x x 1,99 x =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: massa molekul unsur Mr (unsur)= 1 x massa atom karbon

15 massa molekul senyawa Mr (senyawa)= 1 x massa atom karbon Massa molekul dapat dihitung dengan menjumlahkan Ar dari atom-atom pembentuk molekul tersebut. M r = A r atom penyusun Contoh: Mr H 2 O = (2 x Ar H) + (1 x Ar O) = (2 x 1) + (1 x 16) = 18 Mr (NH 4 ) 2 SO 4 = (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) = = 132 SOAL LATIHAN Hitunglah massa molekul relatif senyawa- senyawa berikut: 1. SO 3 6. Na 2 CO 3 2. CO 2 7. Ca 3 (PO 4 ) 2 3. NH 3 8. CaC 2 O 4 4. CH 4 9. urea 5. Fe 2 O 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). 4

16 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) + 2H 2 O (l) Ca(OH) 2(aq) + H 2(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 5

17 2. Memenuhi hukum kekekalan massa yang ditunjukkan oleh jumlah atom-atom sebelum reaksi (di sebelah kiri tanda panah) harus sama dengan jumlah atomatom 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. N 2 (g) + H 2 (g) NH 3 (g) b. C 2 H 6 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O (l) Jawab: a. N 2 (g) + H 2 (g) NH 3 (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 NH 3 Tuliskan angka 3 (sebagai koefisien reaksi) di depan H 2 Persamaan reaksi akan menjadi: N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) b. C 2 H 6 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O (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 CO 2 Tuliskan angka 3 (sebagai koefisien reaksi) di depan H 2 O Tuliskan angka 7/2 (sebagai koefisien reaksi) di depan O 2 Persamaan reaksi akan menjadi: C 2 H 6 (g) + 7/2 O 2 (g) 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l) Agar koefisien tersebut berupa bilang bulat maka seluruh koefisien dikalikan 2, persamaan reaksi menjadi: 2 C 2 H 6 (g) + 7 O 2 (g) 4 CO 2 (g) + 6 H 2 O (l) 6

18 SOAL LATIHAN 1. Setarakan persamaan reaksi berikut! a. C 3 H 4 + O 2 CO 2 + H 2 O b. Fe 2 O 3 + HBr FeBr 3 + H 2 O c. Al + HCl AlCl 3 + H 2 d. Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2 e. I 2 + NaOH NaI + NaIO 3 + H 2 O 2. Setarakan reaksi berikut! a. Na (s) + H 2 O (l) NaOH (aq) + H 2 (g) b. Ba(OH) 2 (aq) + P 2 O 5 (s) Ba 3 (PO 4 ) 2(s) + H 2 O (l) c. Zn (s) + HNO 3 (aq) Zn(NO 3 ) 2 (aq) + NH 4 NO 3 (s) + H 2 O (l) d. CH 4 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O (g) e. Fe 2 O 3 (s) + H 2 SO 4 (aq) Fe 2 (SO 4 ) 3 (aq) + H 2 O (l) 7

19 PENGETAHUAN UMUM PERSAMAAN REAKSI DALAM ILMU BIOLOGI Reaksi Dan Proses Fotosintesis Pada Tumbuhan Sumber: 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 8

20 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: 6H 2 O + 6CO 2 + cahaya C 6 H 12 O 6 (glukosa) + 6O 2 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. 9

21 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 ( ). 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 10

22 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 (CO 2 ). Karbondioksida dibentuk oleh dua unsur yaitu unsur karbon dan unsur oksigen. Untuk menyelidiki perbandingan pada unsur pembentuk 11

23 senyawa, seorang ahli kimia Perancis yang bernama Joseph Louis Proust ( ) melakukan penelitian yaitu mencoba menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk membentuk senyawa air. Hasil dari penelitian Proust dapat dilihat pada Tabel 1.1. Massa Hidrogen yang Direaksikan (g) Tabel 1.1. Hasil Penelitian Proust Massa Oksigen yang Direaksikan (g) Massa Air yang Terbentuk (g) Sisa Hidrogen atau Oksigen (g) - 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: 12

24 H2 + O2 H2O perbandingan massa awal reaksi yang bereaksi yang tersisa 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. massa AxBy Mr AxBy Dari persamaan di atas dapat diturunkan kadar zat dalam campuran, cuplikan, atau mineral, atau bijih, yaitu sebagai berikut: Contoh soal 5: % zat dalam campuran= Banyaknya zat tersebut Banyaknya campuran x 100% Berapa kadar Ca dalam 100 gram CaCO 3? (Ar: C= 12, O= 16, Ca= 40) Jawab: Massa Ca = (Ar Ca/Mr CaCO 3 ) x massa CaCO 3 = 40/100 x 100 gram = 40 gram Kadar Ca = massa Ca/Massa CaCO 3 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). 13

25 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 SO 3 dan SO 4. Contoh lainnya misalnya unsur hidrogen dan oksigen dapat membentuk senyawa H 2 O dan H 2 O 2. 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 N 2 O, NO, N 2 O 3, dan N 2 O 4 dengan komposisi massa yang terlihat dalam tabel berikut ini. 14

26 Tabel 1.2. Perbandingan Nitrogen dan Oksigen dalam senyawanya Senyawa Massa Nitrogen Massa Oksigen Perbandingan (g) (g) N 2 O :4 NO :8 N 2 O :12 N 2 O :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 N 2 O, NO, N 2 O 3, dan N 2 O 4 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. 15

27 Data penelitian yang dilakukan oleh Gay Lussac dapat dilihat pada tabel 1.3. Percobaan ke- Tabel 1.3. Data penelitian Gay Lussac Volume gas oksigen yang direaksikan (L) Volume gas hidrogen yang direaksikan (L) Volume uap air yang dihasilkan (L) 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: Keterangan: P = tekanan gas (atm) T = suhu (K) V= volume gas (L) N= banyaknya gas (mol) V 1 n 1 = V 2 n 2 dengan P dan T tetap 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 1. Hidrogen + Oksigen 1L L 2. Nitrogen + Hidrogen 2 L + 6 L Hasil Reaksi Uap air IL Amonia 4 L Perbandingan Volume 2:1:2 1:3:2 16

28 3. Hidrogen +Klor 1 L + 1 L 4. Etilena + Hidrogen 1 L + 1 L Hidrogen klorida 2 L Etana 1 L 1:1:2 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 Fe 2 S 3. 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 Massa Belerang (g) (g) FeS Fe 2 S Perbandingan Pertanyaan: berapakah perbandingan antara belerang dalam FeS dan Fe 2 S 3? Berdasarkan tabel tersebut, kesimpulan apakah yang dapat diambil? Coba lakukan pada senyawa lain (misalnya pada H 2 O dan H 2 O 2 ) & 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 xa runsur M r senyawa 17

29 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 18

30 = 2:5 Jadi, rumus molekul dari senyawa tersebut adalah P 2 O 5 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 C 2 H 2 N (Mr rumus empiris)n= Mr rumus molekul (C2H2N)n= 80 ( )n= 80 40n= 80 n =2 Jadi, rumus molekul senyawa tersebut adalah (C 2 H 2 N) 2 = C 4 H 4 N 2 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 CO 2 dan 9 gram H 2 O (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 (H 2 O). Rumus kimia senyawa kristal padat sudah diketahui, sehingga penentuan rumus hidrat merupakan penentuan jumlah molekul air kristal (H 2 O) atau nilai x. Penulisan senyawa hidrat secara umum adalah sebagai berikut: Rumus kimia senyawa kristal padat: x.h 2 O 19

31 Salah satu contoh senyawa hidrat adalah garam kalsium sulfat yang memiliki rumus kimia adalah CaSO 4.2H 2 O, artinya dalam setiap satu mol CaSO 4 terdapat 2 mol H 2 O.Beberapa contoh senyawa hidrat adalah sebagai berikut pada Tabel 1.5. berikut. Nama Senyawa Natrium sulfat pentahidrat Magnesium sulfat heptahidrat Natrium karbonat dekahidrat Kalsium sulfat dihidrat Asam oksalat dihidrat Tembaga (II) sulfat pentahidrat Tabel 1.5. Beberapa Contoh Senyawa Hidrat Jumlah Molekul Air Kristal Rumus Kimia Na 2 SO 4.5H 2 O MgSO 4.7H 2 O Na 2 CO 3.10H 2 O CaSO 4.2H 2 O H 2 C 2 O 4.2H 2 O CuSO 4.5H 2 O 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 CuSO 4.xH 2 O 2. Tuliskan persamaan reaksinya. 3. Tentukan mol zat sebelum dan setelah reaksi. 4. Hitung nilai x, dengan menggunakan perbandingan mol CuSO 4 : mol H 2 O CuSO 4.xH 2 O (s) CuSO 4 (s) + xh 2 O 10 gram 6,4 gram 3,6 gram Perbandingan, mol CuSO 4 : mol H 2 O= 0,02: 0,10. Perbandingan, mol CuSO 4 : mol H 2 O= 1: 5 Jadi, rumus kimia hidrat dari tembaga (II) sulfat yaitu CuSO 4.5H 2 O Contoh soal 9: 20

32 Ada suatu garam berhidrat (BaCl 2.xH 2 O) 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: BaCl 2.xH 2 O BaCl 2 + xh 2 O 24,4 g 20,8 g 3,6 g Perbandingan, mol BaCl 2 : mol H 2 O = 0,05: 0,01 = 1: 2 Jadi, rumus kimia dari senyawa hidrat tersebut adalah BaCl 2.2H 2 O. SOAL LATIHAN Kadar air kristal dalam suatu hidratdari Na 2 CO 3 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 (O 2 ), akan terbentuk satu molekul CO 2. 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 partikel. Nilai 6,022 x 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 partikel zat.kata partikel pada NaCl, H 2 O, dan N 2 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 21

33 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 O gram/mol Karbon C 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 22

34 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 0 o C dan tekanan 1 atm mempunyai massa 1,4286 gram atau dapat diyatakan bahwa pada tekanan 1 atm: 1 L gas O 2 = 1,4286/32 mol 1 L gas O 2 = 1/22,4 mol 1 mol gas O 2 = 22,4 L Berdasarkan Hukum Avogrado dapat disimpulkan sebagai berikut: 1 mol gas O 2 = 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 0 C 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: 23

35 V= n.r.t P atm 1 mol x 0,08205 L V= mol K x 273 K =22,4 L 1 atm Contoh soal 10: Tentukan volume dari 8,8 gram gas CO 2 yang diukur pada tekanan 2 atm dan suhu 30 o C! Jawab: MolCO 2 = massaco 2 = 8,8 = 0,2 mol M r CO 2 44 Volume CO 2 = nrt P = 0,2 x0,082x303 = 4,96 L 2 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: Di mana: V 1 V 2 = n 1 n 2 N1= mol gas 1 V1= volume gas 1 N2= mol gas 2 V2= volume gas 2 Contoh soal 11: Suatu gas metana (CH 4 ) 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 CH 4 = 16 Mol CH 4 Mol NO V 1 V 2 = n 1 n 2 V 1 0,5 mol = 10 L 0,1 mol V 1 = 8/16 = 0,5 mol = 6/20 = 0,1 mol = 0,5 mol 0,1 mol x 10 L 24

36 = 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 atom karbon b. 1,505 x molekul air c. 3,01 x atom magnesium d. 9,03 x 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: Di mana: M Massa Mr V = molaritas (M) M= massa x 1000 M r V = dalam satuan gram = massa molar (satuan g/mol) = volume (satuan ml) Contoh soal 12: Tentukan molaritas apabila 8 gram NaOH dilarutkan dalam: a. 4 L air b. 500 ml air 25

37 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, elektronelektronatau partikel-partikel khusus yang lain. Dalam sistem satuan SI, 1 mol mengandung kira-kira 6,023 x 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 molekul. 1 lbmol mengandung 6,023 x 454 x molekul. Untuk mengkonversikan sejumlah mole ke massa, digunakan berat molekul massa (g) n gmol= Mr ( g gmol ) 26

38 Fraksi mol dan % mol n lbmol= massa (lb) Mr ( lb lbmol ) 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 H 2 SO 4 dibutuhkan 10 ml H 2 SO 4 69,5% yang mempunyai massa jenis 1,61 gram/l dan air. Hitung kemolalan larutan ini (Mr H 2 SO 4 = 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). 27

39 Contoh soal 14: Dua mol logam aluminium direaksikan dengan asam klorida secukupnya berdasarkan reaksi Al (s) + HCl (aq) AlCl 3 (aq) + H 2 (g) Jawablah pertanyaan berikut ini: a. Berapa massa AlCl 3 yang terbentuk? b. Berapa volume gas H 2 (STP)? c. Berapa partikel H 2 yang dihasilkan? (Ar: Al= 27; Cl= 35,5) Jawab: 2Al (s) + 6HCl (aq) 2AlCl 3 (aq) + 3H 2 (g) 2 mol a. Mol AlCl 3 = koefisien AlCl 3 koefisien Al x mol Al Mol AlCl 3 = 2 2 x 2 mol Mol AlCl 3 =2 mol Massa AlCl 3 = 2 x Mr AlCl 3 = 2 x 133,5 = 267 b. Mol H 2 = koefisien H 2 /koefisien Al x mol Al = 3/2 x 2 mol = 3 mol Volume = 3 x 22,4 L = 672 L c. Jumlah partikel H 2 adalah= 3 x 6,02 x = 18,06 x 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 XY 2 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 28

40 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, C 2 H 4 direaksikan dengan 3 mol gas oksigen, menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air, menurut persamaan reaksi: C 2 H 4(g) + 3O 2(g) 2CO 2(g) + 2H 2 O (g) Apakah gas C 2 H 4 dan O 2 dapat bereaksi semua? Jawab: Perbandingan koefisien C 2 H 4 : O 2 adalah 1: 3 Jika C 2 H 4 habis bereaksi (2 mol), maka diperlukan O 2 = 3 1 x 2 mol= 6mol O 2. Karena O 2 yang tersedia hanya 3 mol, maka mol O 2 tidak memadai (tidak mungkin). Jika O 2 habis bereaksi (3 mol), maka diperlukan C 2 H 4 = 1 3 x 3 mol= 1 mol, sehingga C 2 H 4 masih tersisa 1 mol. Jadi, O 2 habis bereaksi (pereaksi pembatas), sedangkan C 2 H 4 sebagai pereaksi sisa. SOAL LATIHAN Sebanyak 36 gram glukosa, C 6 H 12 O 6 dibakar sempurna menghasilkan gas karbondioksida dan air, sesuai persamaan reaksi berikut: C 6 H 12 O 6 (g) +6O 2 (g) 6CO 2 (g) + 6H 2 O(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 CO 2, diukur pada 0 o C, 1 atm 4. Massa air yang dihasilkan 29

41 MENGENAL PARA TOKOH PENEMU HUKUM DASAR KIMIA 1. Antoine Lavoisier Sumber: id.wikipedia.org Gambar Antoine laurent lavoisier Seorang ahli matematika Prancis yang bernama Joseph Louis Lagrange mengatakan sebuah kalimat sesaat setelah Lavoisier dipenggal kepalanya pada tanggal 8 Mei 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. 30

42 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 31

43 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. Hargaharga 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 32

44 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 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 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 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. 33

45 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 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. 34

46 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 35

47 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. NO 2 dan NO 3 b. NO 2 dan SO 2 c. FeS dan FeO d. NaCl dan KCl e. NO 3 dan SO 3 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 Perbandingan massa oksigen dalam senyawa N 4 O 6 dan NO 2 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: SO 2 + O 2 SO 3. Jika volume diukur pada tekanan dan suhu yang sama, perbandingan volume gas SO 2 :O 2 :SO 3 adalah a. 1:2:1 b. 2:1:1 c. 1:1:1 d. 2:1:2 e. 3:2:1 36

48 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 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 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 O liter gas propane dibakar sempurna dengan oksigen dan menghasilkan H 2 O dan CO 2. Volume gas karbondioksida yang dihasilkan adalah a. 10 liter b. 20 liter c. 30 liter d. 40 liter 37

49 e. 50 liter 14. Satu mol gas Oksigen (O= 16) artinya... a. mempunyai massa 16 gram b. mempunyai massa gram c. mengandung atom d. mengandung 1, atom e. mengandung 1, molekul 15. Massa Kalsium karbonat (Mr=100) yang mengandung 3, atom oksigen adalah... a. 10 gram b. 20 gram c. 25 gram d. 60 gram e. 50 gram 16. Jumlah molekul dalam 8 gram SO 3 sama dengan jumlah molekul dalam... a. 9 gram H 2 SO 4 b. 8 gram SO 2 c. 17 gram NH 3 d. 9,8 gram H 3 PO 4 e. 4,4 gram CO Pada pemanasan 43 gram gips, CaSO4.xH2O diperoleh 34 gram garam anhidrat, Harga x=... a. 2 b. 3 c. 4 d. 5 e Pada pemanasan Na 2 SO 4.xH 2 O, massa berkurang setenganhnya. Harga x... a. 4 b. 5 c. 6 d. 7 e Senyawa XO 3 mengandung 40% massa unsur X. Ar X... 38

50 a. 24 b. 32 c. 40 d. 48 e Sebanyak 9 gram unsur X bersenyawa dengan 8 gr oksigen membentuk senyawa X 2 O 3. Harga Ar X... a. 18 b. 24 c. 27 d. 32 e Piridin tersusun dari 60% karbon, 5% Hidrogen, dan sisanya Nitrogen. Jika satu gram piridin mengandung 7, molekul, rumus molekul Pirimidin... a. C 2 H 2 N b. C 4 H 4 N 2 c. C 5 H 5 N 2 d. C 5 H 5 N 3 e. C 6 H 6 N Senyawa AB 3 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 (C 12 H 22 O 11 ) yang mengandung 72 gram karbon akan mengandung Oksigen sebanyak... 39

51 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 Banyaknya cuplikan dengan kadar belerang 80% yang pada pembakaran dapat menghasilkan 80 gram SO 3 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: Fe 2 O 3 + CO 2FeO + CO 2. Jumlah partikel CO yang diperlukan pada reaksi agar dihasilkan 0,224 L gas CO 2 (STP) yaitu a. 0,06 x b. 0,12 x c. 0,72 x d. 12,00 x e. 60,00 x

52 29. Jika diketahui massa atom relatif Fe = 56, S = 32, dan O = 16, massa besi yang terdapat dalam 4 g Fe 2 (SO 4 ) 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) MgCl 2(aq) +H 2(g) Apabila 4 gram logam Mg dimasukkan ke dalam 10 ml larutan HCl 2 M, maka volume gas H 2 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. Ca 2+ dan PO 3-4 dalam 0,1 mol Ca 3 (PO 4 ) 2 b. Al 3+ dan SO 2-4 dalam 0,5 mol Al 2 (SO 4 ) gram NaOH (Mr= 40) dilarutkan ke dalam air sehingga volumenya menjadi 150 ml, hitunglah konsentrasi larutannya! 41

53 4. 12 gram MgSO 4 (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). 42

54 BAB 2 ELEKTROKIMIA PETA KONSEP ELEKTROKIMIA Sel Volta Elektrolisis Korosi Anoda dan Katoda Hukum Faraday 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. 43

55 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 ionion, dan bersamaan dengan itu kesetimbangan terjadi antara logam dan larutan dan perbedaan potensial hilang. 44

56 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 E o Berikut merupakan rangkain dari sel galvani atau sel volta: Voltmet Sumber: 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 CuSO 4, sebuah atom Zn melepaskan 2 elektronnya sedangkan ion Cu dalam CuSO 4 menerima 2 elektron dan membentuk logam tembaga. Bila Zn dan larutan CuSO 4 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

57 Voltmeter Zn Sumber: Cu Gambar 2.3. Sel galvani atau sel volta antara zn dan larutan cuso 4 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 K 2 SO 4. Kompartemen sebelah kanan dari sel terdiri dar elektroda logam Cu yang dimasukkan kedalam elektrolit CuSO 4. 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 K 2 SO 4 ), 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 Zn elektron (a) Cu 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 Zn 2+ kedalam larutan dan meninggalkan elektron-elektronnya pada permukaan Zn. Atau dengan kata lain anoda Zn 46

58 teroksidasi semakin menipis karena berubah menjadi ion Zn 2+ 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 Cu 2+ 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 SO4 2- dapat bermigrasi dari kompartemen kanan ke kiri, sehingga menetralkan kembali larutan. Demikian pula Zn 2+ juga dapat bermigrasi dari kompartemen kiri ke kompartemen kanan sehingga mentralkan kembali larutan. Dengan netralnya larutan-larutan itu, maka reaksi kimia dapat berkelanjutan dan listrik dapat dihasilkan secara berkesinambungan. Sehingga reaksi yang terjadi dalam rangkaian sel galvani atau sel volta dapat dituliskan sebagai berikut: Anoda : Zn Zn elektron Katoda : Cu elektron Cu + Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu (setarakan mol elektron) Bagian-bagian dari sel galvani atau sel volta sebagai berikut: 1. Anoda dan Katoda pada Sel Galvani atau Sel Volta Dalam elektrokimia, sebagai prinsip yang harus kita pegang adalah bahwa pada anoda selalu terjadi reaksi oksidasi sedang pada katoda selalu terjadi reaksi reduksi. Dalam sel galvani seperti yang telah diuraikan sebelumnya, oksidasi terjadi dalam kompartemen Zn sedangkan reduksi terjadi pada kompartemen Cu. Zn mempunyai kecenderungan yang lebih besar menjadi Zn 2+ sehingga elektroda Zn bermuatan negatif. Pada katoda Cu, ion Cu 2+ berkumpul pada elektroda Cu dan tereduksi menjadi Cu. Sehingga elektroda Cu bermuatan positif. Jadi pada sel galvani, anoda bermuatan negatif dan katoda bermuatan positif. 47

59 2. Macam-macam Elektroda pada Sel Galvani atau Sel Volta a. Elektroda Padat/Logam Logam padat dijadikan elektroda dan bereaksi. Contoh : Elektroda Fe pada Larutan FeSO 4 Elektroda Ni pada H 2 SO 4 b. Elektroda Tidak Padat Apabila elektroda merupakan elektroda inert (Pt, Au dan Cl), maka zat inilah yang mengalami reaksi sel sesuai aturan sel elektrolisis. Contoh: ion Fe 3+ bertindak sebagai katoda dan tereduksi menjadi Fe 2+ apabila katoda sesungguhnya adalah Pt. 3. Diagram Sel pada Sel Galvani atau Sel Volta Diagram sel adalah notasi singkat yang menggambarkan terjadinya reaksi pada sel galvani atau sel volta. Dalam sel galvani reaksi-reaksi dalam dua kompartemen menghasilkan energi listrik. Reaksi yang terjadi pada setiap kompartemen disebut reaksi ½ sel. Untuk memberikan gambaran lengkap mengenai sel galvani, beberapa informasi perlu diberikan: 1. Logam yang digunakan sebagai elektroda (macam-macam elektroda); 2. Keadaan larutan (elektrolit) yang berhubungan dengan elektroda (termasuk konsentrasi ion dalam larutan); 3. ½ sel yang mana yang anoda dan ½ sel yang mana yang katoda; 4. Zat mana yang reaktan dan mana yang hasil reaksi. Sebagai contoh adalah pada gambar 2.3. dapat dituliskan diagram selnya sebagai berikut: Pada anoda terdapat elektroda Zn yang mengalami oksidasi Zn Zn e dan konsentrasi larutan= 1,00 Molar. Diagram ½ sel ini ditulis sebagai berikut: Anoda: Zn / Zn 2+ (1,00 M) Pada katoda terdapat elektroda Cu yang mengalami reduksi Cu e Cu dan konsentrasi larutan= 1,00 Molar. Diagram ½ sel ini ditulis sebagai berikut: 48

60 Katoda : Cu 2+ (1,00 M) / Cu Untuk menggambarkan sel Galvani atau sel volta secara lengkap digunakan sel diagram sebagai berikut: Zn Zn 2+ (1,00 M) Cu 2+ (1,00 M) Cu, atau Zn Zn 2+ Cu 2+ Cu Anoda selalu ditulis disebelah kiri dan katoda disebelah kanan. Tanda menunjukkan reaksi yang terjadi pada elektroda Tanda menunjukkan jembatan garam atau selaput semi permeabel. Diagram pada sel galvani/volta dengan elektroda padat: Reaksi sel : A + B x+ A y+ + B Diagram sel : A A y+ B x+ B Diagram pada sel galvani/volta dengan elektroda tidak padat: Reaksi sel : A + B x+ A y+ + B (elekroda inert, E: Pt, Au, Cl) Diagram sel : E A A y+ B x+ B E 4. Potensial Elektroda a. Deret Volta Deret Volta adalah deret elektrokimia/kereaktifan logam yang menunjukkan nilai potensial elektroda standar logam (E o ). Sifat deret volta adalah semakin ke kanan, logam semakin mudah tereduksi (nilai E o semakin positif) dan semakin ke kiri, logam semakin mudah teroksidasi (nilai E o semakin negatif). Berikut deret volta yang dimaksud: Tabel 1.1. Deret volta Li -3,04 K -2,92 Ba -2,90 Ca -2,87 Na -2,71 Mg -2,37 Al -1,66 Mn -1,18 (H 2 O) -0,83 Zn -0,76 Cr -0,74 Fe -0,44 Cd -0,40 49

61 Co -0,28 Ni -0,28 Sn -0,14 Pb -0,13 (H) 0,00 Sb +0,20 Bi +0,30 Cu +0,34 Hg +0,79 Ag +0,80 Pt +1,18 Au +1,52 b. Potensial Sel Standar (E o sel) Dalam sel galvani atau sel volta arus listrik terjadi sebagai hasil dari aliran elektron dari elektroda negatif ke elektroda positif melalui kawat konduktor. Gaya dari gerak elektron melalui kawat konduktor tesebut disebut gaya gerak listrik atau gaya elektromotif yang diukur dengan satuan Volt (V). Apabila gaya elektromotif besarnya sama dengan 1 Volt berarti bahwa gerak elektron sebesar 1 Coulomb (C) dapat melakukan gaya sebesar 1 Joule (J). 1 Volt = 1 Joule/1 Coulomb 1 Volt = 1 Joule/1 Coulomb 1V = 1 J/C Dari pengukuran besarnya perbedaan potensial dengan menggunakan voltmeter apda sel galvani yang menggunakan elektroda Zn dan Cu diatas yaitu dimana konsentrasi larutan-larutan tersebut sama dengan 1 Molar (1M) diperoleh perbedaan potensial elektroda sama dengan 1,10 volt. Perbedaan potensial tersebut disebut potensial sel. Karena dilakukan pada suhu 25 o C dan dengan konsentrasi larutan 1M maka disebut pula dengan potensial sel standar atau dinyatakan dengan simbol E o sel. Jadi potensial sel standar (E o sel) adalah beda potensial listrik antara anoda dan katoda pada sel galvani atau sel volta yang diukur dalam keadaan standar dan tidak dipengaruhi oleh koefisien reaksi. Potensial sel standar dapat dihitung sebagai berikut: E o sel= E o katoda - E o anoda Nilai potensial sel standar menunjukkan: Tegangan yang dihasilkan sel Jika nilai E o sel > 0, maka reaksi sel spontan (berlangsung) 50

62 Jika nilai E o sel 0, maka reaksi sel tidak spontan (tidak berlangsung). Dapat terjadi karena penempatan anoda dan katoda tidak mengacu pada deret volta. c. Potensial Elektroda Standar (E o ) Potensial elektroda standar adalah ukuran besarnya kecenderungan suatu unsur untuk melepaskan atau mempertahankan elektron yang diukur dalam keadaan standar. Nilai potensial elektroda mengacu pada deret volta dan dikaitkan dengan reaksi reduksi sehingga nilainya sebagai berikut: E o = E o reduksi = -E o oksidasi Elektroda Zn mengalami oksidasi karena itu pada elektroda Zn terdapat potensial oksidasi (ditulis dengan simbol E Zn/Zn) sedangkan elektroda Cu mengalami reduksi karena itu pada elektroda Cu terdapat potensial reduksi (ditulis dengan simbol E Cu/Cu). Mengalami reaksi pada setiap kompartemen disebut reaksi ½ sel, maka potensial oksidasi atau potensial reduksi juga disebut sebagai potensial ½ sel. Tetapi berapa sebenarnya potensial setengah sel masing-masing? tidak ada orang yang tahu. Untuk menentukan potensial elektroda setengah sel, para ahli menetapkan potensial elektroda standar H 2 pada suhu 25 o C dengan tekanan gas Hidrogen sebesar 1 atm dan konsentrasi larutan 1 M yaitu= 0 volt atau E o H1/H2= 0. Dengan menggunakan acuan potensial elektroda standar H 2 itu maka ditetapkan potensial elektroda standar setengah sel. Elektroda Hidrogen terdiri dari kawat platina dan sepotong lempeng platina yang ditutup oleh serbuk platina halus sebagai permukaan elektroda. Elektroda ini disimpan dalam tabung gelas sedemikian rupa sehingga gas Hidrogen dapat dilakukan kedalamnya dengan tekanan sebesar 1 atm. Platina sendiri tidak mengalami oksidasi maupun reduksi. Karena itu elektroda hidrogen disebut elektroda inert. H 2 (1 atm) + 2e 2H + E o = 0,00 Volt Potensial elektroda standar dari logam-logam ditentukan dengan menyusun sel galvani (volta) Zn Zn 2+ (1 M) H + (1M) H 2 (1atm) pada suhu 25 o C. Dari pengamatan voltmeter ternyata gaya elektromotifnya sama dengan +0,76 volt. Dilihat dari reaksi elektroda Zn mengalami oksidasi, karena itu gaya elktromotifnya disebut potensial oksidasi dengan reaksi sebagai berikut: Zn Zn e E o oks = +0,76 volt 51

63 Jika reaksi reduksi berlangsung, yaitu Zn e Zn maka gaya gerak elektromotifnya disebut potensial reduksi. Besarnya potensial reduksi standar sama dengan besarnya potensial oksidasi standar hanya berlawanan tandanya sebagai berikut: Zn e Zn E o red = -0,76 volt Nilai Potensial Reduksi Standar (E O ) Zat ditunjukkan oleh Tabel 1.2. berikut. Tabel 2.2. Nilai Potensial Standar Elektroda Katoda (Reduksi) Nilai E (volts) Li + (aq) + e Li(s) K + (aq) + e K(s) Ca 2+ (aq) + 2e Ca(s) Na + (aq) + e Na(s) Mg 2+ (aq) + 2e Mg(s) Al 3+ (aq) + 3e Al(s) H 2 O(l) + 2e H 2 (g) + 2OH (aq) Zn 2+ (aq) + 2e Zn(s) Cr 3+ (aq) + 3e Cr(s) Fe 2+ (aq) + 2e Fe(s) Cd 2+ (aq) + 2e Cd(s) Ni 2+ (aq) + 2e Ni(s) Sn 2+ (aq) + 2e Sn(s) Pb 2+ (aq) + 2e Pb(s) Fe 3+ (aq) + 3e Fe(s) H + (aq) + 2e H 2 (g) 0.00 Sn 4+ (aq) + 2e Sn 2+ (aq) Cu 2+ (aq) + e Cu + (aq) ClO 4 (aq) + H 2 O(l) + 2e ClO 3 (aq) + 2OH (aq)

64 AgCl(s) + e Ag(s) + Cl (aq) Cu 2+ (aq) + 2e Cu(s) ClO 3 (aq) + H 2 O(l) + 2e ClO 2 (aq) + 2OH (aq) IO (aq) + H 2 O(l) + 2e I (aq) + 2OH (aq) Cu + (aq) + e Cu(s) I 2 (s) + 2e 2I (aq) ClO 2 (aq) + H 2 O(l) + 2e ClO (aq) + 2OH (aq) Fe 3+ (aq) + e Fe 2+ (aq) Hg 2 2+ (aq) + 2e 2Hg(l) Ag + (aq) + e Ag(s) Hg 2+ (aq) + 2e Hg(l) ClO (aq) + H 2 O(l) + 2e Cl (aq) + 2OH (aq) Hg 2+ (aq) + 2e Hg 2 2+ (aq) NO 3 (aq) + 4H + (aq) + 3e NO(g) + 2H 2 O(l) Br 2 (l) + 2e 2Br (aq) O 2 (g) + 4H + (aq) + 4e 2H 2 O(l) Cr 2 O 7 2- (aq) + 14H + (aq) + 6e 2Cr 3+ (aq) + 7H 2 O(l) Cl 2 (g) + 2e 2Cl (aq) Ce 4+ (aq) + e Ce 3+ (aq) MnO 4 (aq) + 8H + (aq) + 5e Mn 2+ (aq) + 4H 2 O(l) H 2 O 2 (aq) + 2H + (aq) + 2e 2H 2 O(l) Co 3+ (aq) + e Co 2+ (aq) S 2 O 8 2- (aq) + 2e 2SO 4 2- (aq) O 3 (g) + 2H + (aq) + 2e O 2 (g) + H 2 O(l)

65 F 2 (g) + 2e 2F (aq) d. Potensial Elektroda Standar dan Tetapan Kesetimbangan Selain harga potensial sel perubahan energi bebas Gibbs dapat dijadikan ukuran spontanitas suatu reaksi. Dengan demikian terdapat hubungan antara potensial sel dan perubahan energi bebas. Keterangan: ΔG n F E ΔG= - n F E (sel) = perubahan energi bebas = jumlah mol elektron yang dilepaskan dan diterima dalam reaksi redoks = tetapan Faraday= Coloumb/mol = gaya elektromotif dari sel Bila reaksi berlangsung dalam satuan konsentrasi, untuk larutan konsentrasinya= 1 molar, gas tekanannya= 1 atmosfer dan suhu 25 o C atau 298 K, maka E adalah potansial sel standar (E 0 (sel)) dan G adalah energi bebas standar (G 0 ). Jadi, ΔG 0 = - n F E 0 (sel) Mengingat 1 Volt-Faraday= 23,06 kilo kalori (kkal) maka perubahan energi bebas adalah sama dengan ne x 23,06 kkal, maka ΔG 0 = -23,06 n E 0 (sel) kkal Perubahan energi bebas dalam reaksi yang dipengaruhi oleh suhu dinyatakan dengan rumus: ΔG= ΔG 0 + R T In Q Dalam sistem reaksi yang berada dalam keadaan kesetimbangan tidak terdapat perpindahan elektron, karena itu G= 0 dan Q= K (konstanta kesetimbangan), dengan demikian: ΔG 0 = - R T In K ΔG 0 = -2,303 RT log K Untuk kesetimbanga n larutan K adalah Kc sedangkan untuk kesetimbangan gas K adalah Kp. Dengan demikian: -n F E o = -2,303 RT log K Ingat: 54

66 e -nf 1 Volt = 1 Joule/Coulomb E o = -2,303 RT log K Farday = Coulomb/mol Dengan mensubstitusikan F= Joule (Volt x mol e ), R= 8,317 Joule/(mol e x Kelvin) dan T= 298 Kelvin, maka persamaan dapat disederhanakan menjadi: E o = 0,0592 Volt log K n e. Pengaruh Konsentrasi Terhadap Sel Potensial Penggunaan E o dari daftar, untuk sel: Cu Cu2+ Ag+ Ag Kita peroleh harga potensial sel atau E o sel= +0,7991 (+0,337)= + 0,462 volt. Persamaan reaksinya adalah: 2Ag + + Cu 2Ag + Cu 2+ E o sel = +0,426 Volt Harga E o sel menunjukkan bahwa reaksi berlangsung sacar spontan. Bisa harga E o sel negatif maka reaksi sebaliknyaklah yang berlangsung secara spontan. Besarnya kalor ΔG untuk reaksi pada 298 Kelvin = -n x 23,06 x E o sel kkal = -2 x 23,06 x 0,426 kkal = -21,31 kkal n= 2 berasal dari jumlah elektron yang dilepaskan oleh 1 mol logam Cu menjadi 1 mol ion Cu 2+. Dengan demikian bila koefesien dikalikan dengan 3 mol Cu yang reaksikan dengan 6 mol Ag maka jumlah kalor yang dibebaskan menjadi 3 kali lipat = 3 x (-21,31) kkal = -63,93 kkal. Perlu diperhatikan bahwa biarpun jumlah kalor yang dibebaskan 3 kali lipat, tatapi besarnya harga potensial selnya akan tetap yaitu 0,426 Volt. Perhitungan potensial sel diatas berlaku bila konsentrasi larutan dalam anoda dan katoda berada dalam keadaan standar yaitu 1 Molar. Bagaimana menghitung potensial sel bila konsentrasi larutan tidak berada dalam keadaan standar? Untuk itu kita dapat menggunakan rumus berikut: 55

67 E sel = E o sel - 0,0592 log [hasil] 2 [reaktan] Dengan menggunakan rumus ini, kita dapat menentukan: a. Potensial sel b. Konsentrai suatu larutan c. ph larutan f. Penerapan Sel Galvani atau Sel Volta Sel galvani atau sel volta dapat menghasilkan energi listrik. Oleh karen itu, sel galvani (volta) digunakan sebagai sumber energi dari alat-alat elektronik atau disebut dengan sel galvani (volta) komersial. Sel galvani (volta) komersial digunakan terdiri dari: 1) Elemen primer : sel galvani (volta) yang tidak dapat diisi ulang atau sekali pakai. Contoh : Baterai kering (sel Leclanche), Baterai alkalin, Baterai perak oksida a) Baterai kering (sel Leclanche) Baterai kering sering digunakan untuk alat-alat elektronik kecil dan tidak dapat diisi ulang. Baterai ini bersifat asam. Susunan baterai kering sebagai berikut: (pada Gambar 2.4) Sumber gambar: Gambar 2.4. Susunan baterai kering Anoda: Zn Katoda : C Elektrolit: pasta MnO 2, ZnCl 2, NH 4 Cl (asam), H 2 O, serbuk C Potensial: 1,5 Volt 56

68 b) Baterai Alkalin Baterai alkalin mampu menyediakan arus stabil dalam waktu yang lama dengan potensial yang sama dengan baterai kering, walaupun pereaksinya telah berkurang. Baterai ini bersifat basa. Susunan baterai alkalin sebagai berikut: Anoda: Zn Katoda : MnO 2 Elektrolit: pasta KOH Potensial: 1,5 Volt Sumber gambar: Gambar 2.5. Susunan baterai alkalin c) Baterai perak oksida Baterai perak oksida atau sel kancing umumnya merupakan lempengan dan digunakan pada jam -tangan, kalkulator atau kamera. Susunan baterai kancing sebagai berikut: Anoda: Zn Katoda : Ag 2 O berair Elektrolit: pasta KOH atau NaOH Potensial: 1,4 Volt Sumber gambar: Gambar 2.6. Susunan baterai kancing 2) Elemen sekunder : sel galvani (volta) yang dapat diisi ulang atau tidak habis pakai. Contoh: Aki, Baterai nikel-kadmium, Baterai litium-ion 57

69 a) Aki Aki biasa digunakan dalam kendaraan bermotor karena praktis, dapat diisi ulang dan tidak membutuhkan jembatan garam. Susunan aki sebagai berikut: Anoda : Pb Katoda : PbO 2 Elektrolit : H 2 SO 4 30% Potensial : 2 Volt b) Baterai nikel-kadmium Baterai nikel-kadmium (nicad) adalah baterai kering yang dapat diisi ulang. Susunan baterai nikel-kadmium sebagai berikut: Anoda : Cd Katoda : NiO 2 berair Elektrolit : pasta mengandung OH Potensial : 1,25 Volt c) Baterai litium dan baterai litium-ion Baterai litium dan baterai litium-ion banyak digunakan karena menghasilkan tegangan yang lebih besar dari baterai-baterai sebelumnya. Susunan baterai litium sebagai berikut: Anoda : Li Katoda : MnO 2 Elektrolit : LiClO 4 tidak berair Potensial : 3,7 Volt Susunan baterai litium-ion sebagai berikut: Anoda : C Katoda : LiCoO 2 Elektrolit : LiPF 6, etilen karbonat, dimetil karbonat, dietil karbonat 58

70 INVESTIGASI 1 Sel Volta Tujuan: Mengidentifikasi Sel Volta Alat: 1. Batang Logam: Tembaga (Cu), Timbal (Pb), Magnesium (Mg), Besi (Fe), dan Seng (Zn) 2. Voltmeter 3. Beaker Glass 100 ml Bahan-bahan: 1. Larutan CuSO4 1 M 2. Larutan ZnSO4 1 M 3. Larutan MgSO4 1 M 4. Larutan FeSO4 1 M 5. Larutan PbCH3COO 1 M Cara Kerja: 1. Amati besarnya harga yang terbaca pada voltmeter, tuliskan. 2. Bila jarum pada voltmeter bergerak ke arah kanan, hal tersebut menunjukkan bahwa reaksi berlangsung E sel = (+), bila bergerak ke arah kiri dari nol, maka reaksi tidak berlangsung E sel = (-) 3. Amati fenomena apa yang terjadi pada sel volta tersebut 59

71 INVESTIGASI 2 Sel Volta Deskripsi: Sel Volta tersusun atas Zn 2+ /Zn dan Cu 2+ /Cu dengan jembatan garam adalah garam NaCl Tujuan: Mengidentifikasi Sel Volta Alat: 1. Batang Logam: Tembaga (Cu) dan Seng (Zn) 2. Voltmeter 3. Kabel Penghubung 4. Batang Jembatan garam Bahan-bahan: 1. Larutan CuSO 4 1 M 2. Larutan ZnSO 4 1 M Cara Kerja: 1. Masing-masing larutan CuSO M dan ZnSO M ditempatkan pada wadah yang terpisah. Tempatkan elektroda Zn pada larutan ZnSO 4 dan Cu pada larutan CuSO Hubungkan kabel hitam (anoda) pada elektroda Zn dan kabel merah (katoda) ke elektroda Cu. Voltmeter tidak akan bekerja selama rangkaian belum terangkai sempurna sehingga diperlukan jembatan garam (kertas saring yang dicelupkan/dibasahkan ke larutan NaCl). Pastikan jembatan garam terhubung ke kedua larutan. Diskusi Jelaskan fenomena apa yang terjadi pada sel volta tersebut. Safety Gunakan alat pelindung selama mengerjakan eksperimen ini seperti sarung tangan dan kacamata pengaman. 60

72 B. ELEKTROLISIS 1. Pengertian Elektrolisis dan Sel Elektrolisis Sebelumnya telah diketahui bahwa larutan elektrolit dapat menghantarkan arus listrik. Sebenarnya apa yang terjadi dengan ion-ion larutan elektrolit tersebut dan elektron dari sumber arus listrik? Coba perhatikan apa yang terjadi bila kedalam cairan NaCl dialirkan arus listrik berikut! Sesuai dengan kutub sumber arus listrik, elektroda sebelah kiri dan elektroda sebelah kanan bermuatan negatif. Dalam cairan NaCl terdapat ion Na + dan ion Cl --. Akibatnya gaya tarik menarik elektrostatika maka ion Na + akan menempel pada elektroda negatif, mengambil elektron dan menjadi logam Na. Cl -- menuju ke elektroda positif melepaskan elektronnya dan menjadi unsur Cl 2 sesuai dengan reaksi berikut: Na + + 1e Na (reduksi) 2Cl -- Cl 2 + 2e (oksidasi) Peristiwa kimia sebagai akibat adanya arus listrik ini disebut elektrolisis. Sedangkan tempat berlangsungnya reaksi tersebut disebut sel elektrolisis. Sel elektrolisis pada dasarnya hampir sama dengan sel galvani. Sel elektrolisis terdiri dari 2 buah elektroda yang masing-masing dihubungkan dengan kutub-kutub sumber arus dan dimasukkan kedalam bejana yang berisi zat elektrolit. 2. Anoda dan Katoda Dalam sel elektrolisis ini oksidasi terjadi pada elektroda sebelah kiri dan reduksi terjadi pada elektroda sebelah kanan. Karena itu, elektroda sebelah kiri disebut anoda dan elektroda sebelah kanan disebut katoda. Dengan demikian pada sel elektrolisis: Anoda : Elektroda bermuatan positif (+) Berhubungan dengan kutub (+) sumber arus Anion dari elektrolit menuju anoda Melepaskan elektron karena mengalami oksidasi Katoda : Elektroda bermuatan negatif (-) Berhubungan dengan kutub (-) sumber arus Kation dari elektrolit menuju katoda Menerima elektron karena mengalami reduksi 61

73 3. Hukum Faraday Akibat aliran arus listrik searah dalam elektrolit akan terjadi perubahan kimia dalam larutan tersebut. Menurut seorang ilmuwan bernama Michael Faraday, lewatnya arus 1 F mengakibatkan oksidasi 1 massa ekivalen suatu zat pada suatu elektroda (anoda) dan reduksi 1 massa ekivalen zuatu zat pada elektroda yang lainnya (katoda). Hukum Faraday I: Massa zat yang timbul atau yang dihasilkan pada elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang mengalir atau yang digunakan melalui larutan. Hukum Faraday II: Massa zat yang timbul atau yang dihasilakn pada elektrolisis berbanding lurus dengan massa ekivalen dari zat tersebut. Hubungan Hukum Faraday I dan II dirumuskan sebagai berikut: G ~ Q Keterangan: G = massa zat yang diendapkan (g) G ~ I. t Q = jumlah arus(muatan) listrik (C) G = e. I. t e = tetapan = (gek: F) G = (gek. I. t) / F I = kuat arus listrik (A) G = (Ar. I. t) / n. F t = waktu (s) gek = massa ekivalen zat (gek) Ar = massa atom relatif n = valensi ion F = bilangan faraday (96500 C) Massa ekivalen = massa zat yang sebanding dengan 1 mol elektron = 6,02 x e 1 gek ~ 1 mol e Q = banyaknya arus listrik yang dialirkan (Coulomb) = I. t (Ampere.detik) Muatan 1 e = 1,6 x C Muatan 1 mol e = (6,02 x ) x (1,6 x ) C C = 1 F 62

74 4. Elektrolisis Larutan Elektrolit Dalam cairan elektrolit, garam yang terdiri dari logam dan sisa asam hanya terdapat ion logam yang bermuatan positif dan ion sisa asam yang bermuatan negatif. Dalam larutan elektrolit selain ion-ion itu terdapat pula molekul H 2 O. Apa yang terjadi bila larutan elektrolit di elektrolisis? a. Elektrolisis Air Logam yang digunakan untuk elektroda dalam sel elektrolisis untuk mengelektrolisis air adalah logam Pt. Elektroda Pt ini dicelupkan kedalam air. bila elektroda Pt dihubungkan dengan sumber arus listrik ternyata listrik tidak dapat mengalir. Hal ini disebabkan karena tidak terdapat ion dalam air murni untuk menghantar elektron. (Ingat: pada suhu 25 o C, air murni hanya mengandung 10-7 ion H + dan 10-7 ion OH -- ). Listrik akan mengalir bila kedalam air dimasukkan sedikit asam sulfat. Pada anoda akan timbul gelembung-gelembung gas oksigen sedangkan pada katoda terjadi gelembung-gelembung gas hidrogen. Dalam air yang mengandung sedikit asam sulfat, ion H +, SO 2-4 dan molekul H 2 O. Setelah elektroda-elektroda dihubungkan dengan sumber arus listrik searah, SO 2-4 menuju ke anoda dan H + menuju ke katoda. Selain itu disekitar elektroda terdapat molekul H 2 O. Anoda : SO 2-4 dan H 2 O Katoda : H + dan H 2 O Reaksi pada anoda: 2- Pada anoda terjadi kompetisi antara SO 4 dan H 2 O Dari daftar potensial reduksi diperoleh: SO 4 2- S 2 O e E 0 = -2,00 Volt 2H 2 O O 2 + 4H + + 4e E 0 = -1,23 Volt Potensial oksidasi H 2 O ternyata lebih besar daripada potensial oksidasi SO 2-4. Ini berarti bahwa H 2 O lebih mudah dioksidasi daripada SO 2-4. Jadi dalam kompetisi ini H 2 O yang menang. Dengan demikian reaksi pada anoda adalah: 2H 2 O O 2 + 4H + + 4e Reaksi pada katoda: Pada katoda terjadi kompetisi antara H + dan H 2 O Dari daftar potensial reduksi diperoleh: 2H + + 2e H 2 E 0 = 0,00 Volt 63

75 2H 2 O + 2e H 2 + 2OH -- E 0 = -0,83 Volt Potensial reduksi H + ternyata lebih besar daripada potensial reduksi H 2 O. Ini berarti bahwa H + lebih mudah direduksi daripada H 2 O. Jadi kompetisi pada katoda itu dimenangkan oleh H +. Dengan demikian reaksi pada katoda adalah: 2H + + 2e H 2 Berdasarkan uraian diatas maka reaksi elektrolisis air dengan sedikit asam sulfat menghasilkan reaksi: Anoda : 2H 2 O O 2 + 4H + + 4e Katoda : 2H+ + 2e H2 (x2) 2H 2 O O 2 + 2H 2 5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Elektrolisis Beberapa faktor yang mempengaruhi elektrolisis adalah: a. Potensial reduksi atau oksidasi dari ion-ion Dalam kompetisi untuk memperoleh atau melepaskan elektron, sangat dipengaruhi oleh potensial reduksi dari ion-ion. Pada anoda, ion-ion mempunyai potensial oksidasi yang lebih besar akan menang dalam kompetisi. Pada katoda terjadi sebaliknya, ion yang mempunyai potensial reduksi yang lebih besar akan menang dalam kompetisi. Dalam mempelajari proses elektrolitik kadang-kadang kita dapati bahwa tegangan arus listrik yang dibutuhkan untuk suatu reaksi jauh lebih besar daripada potensial elektrodanya. Penambahan tegangan arus listrik yang menyebabkan elektrolisis berlangsung disebut kelebihan tegangan listrik (overvoltage). Kelebihan tegangan listrik untuk pembentukan gas oksigen sangat besar. Karena itu, dalam keadaan normal gas-gas halogen lebih mudah terbentuk pada anoda daripada oksigen. b. Konsentrasi Larutan Hasil elektrolisis sangat dipengaruhi oleh konsentrasi larutan. Elektrolisis larutan HCl encer menghasilkan gas oksigen pada anoda dan gas hidrogen pada katoda. Elektrolisis larutan HCl pekat menghasilkan gas Cl 2 pada anoda dan gas H 2 pada katoda. Elektrolisis larutan HCl yang sangat encer (>0,1 M) akan 64

76 menghasilkan reaksi penguraian H 2 O saja. Hal ini tidak terjadi dengan elektrolisis larutan KI. Elektrolisis larutan 0,1 M KI akan menghasilkan ion OH -- pada katoda dan endapan I 2 pada anoda. c. Jenis elektroda Ada 2 jenis elektoda yaitu elektroda inert (tidak ikut bereaksi) dan elektroda non-inert (yang sering ikut bereaksi). Contoh elektroda inert adalah Pt, Au, dan grafit (C). Logam-logam lain umumnya termasuk elektroda non inert. Misalnya bila pada elektrolisis H 2 O (dengan sedikit asam sulfat) dengan menggunakan elektroda Pt akan menghasilkan gas oksigen dan gas hidrogen. Sedangkan bila digunakan elektroda Cu terutama anoda Cu, logam ini akan melarut atau teroksidasi menjadi Cu 24. d. Tegangan Listrik yang Dialirkan Bila kita hendak mengelektrolisis dengan tegangan sumber arus lebih kecil dari 0,1 volt maka listrik tidak akan mengalir. Hal ini disebabkan karena tahanan dalam larutan yang lebih besar daripada daya listrik. Tetapi bila tegangan listrik ditinggikan sedikit demi sedikit maka arus akan mengalir dan elektrolisis terjadi. Besarnya tegangan arus listrik minimum untuk melangsungkan reaksi elektrolisis disebut potensial urai (decomposition potential) untuk elektrolit bersangkutan. e. Aspek Kuantitatif dari Elektrolisis Dalam industri proses elektrolisis banyak digunakan. Khususnya dalam pemurnian logam. Aspek kuantitatif dari elektrolisis terutama dikembangkan oleh Faraday. Pada tahun 1983, Michael faraday seorang ahli sains berkebangsaan inggris menemukan bahwa selama elektrolisis (1) jumlah zat yang dihasilkan pada elektroda-elektroda berbanding lurus dengan jumlah listrik yang dialirkan dalam larutan dan (2) apabila sejumlah listrik dialirkan melalui larutan elektrolit yang berbeda, massa zat yang terbentuk pada elektroda-elektroda berbanding lurus dengan massa ekivalennya (massa atom dibagi dengan muatan ionnya atau valensinya). Dalam elektrolisis larutan AgNO 3 untuk menghasilkan 1 atom Ag dibutuhkan 1 elektron, sehingga untuk meghasilkan 1 mol Ag, dibutuhkan 6,02 x elektron atau 1 mol elektron. 1 mol elektron bermuatan coulomb atau 65

77 dibulatkan menjadi coulomb. Dengan perkataan lain untuk membebaskan 1 massa ekivalen suatu unsur diperlukan coulomb. 1 faraday= coulomb coulomb akan menghasilkan 1 mol/n unsur 1 coulomb= 1 Ampere x 1 detik Contoh soal 1: Dalam elektrolisis larutan CuSO4 dialirkan arus listrik sebesar 2 Ampere dalam waktu 1 jam. Berapakah logam Cu yang diendapkan pada katoda? Jawab: Cu e Cu Mengingat bahwa untuk mengandapkan 1 atom Cu diperlukan 2 elektron. Maka untuk mengendapkan 1 mol Cu dibutuhkan 2 x coulomb atau 2 x amperedetik. arus listrik 2 Ampere dalam waktu 1 jam menghasilkan 2 x 3600 Amperedetik = 7200 amperedetik. SOAL LATIHAN 1. Data-data potensial standar sebagai berikut: a. Ag + + e Ag E O = + 0,80 V b. Mg e Mg E O = - 2,37 V c. Cu e Cu E O = + 0,34 V d. Zn e Zn E O = - 0,76 V Tentukan potensial sel hasil jika elektrode yang digunakan adalah elektrode (a) dan (b). Tentukan juga potensial sel jika elektroda yang digunakan adalah elektrode (a) dan (c). 2. Pada sel volta diketahui: Ni e Ni E O = -0,25 V Pb e Pb E O = -0,13 V Hitung potensial standar sel volta dengan elektroda Ni dan Pb. 66

78 C. KOROSI Sumber: Gambar 2.7. Korosi pada pagar Gambar disamping merupakan gambar dari pagar rumah. Coba perhatikan secara seksama apa yang terjadi dengan pagar rumah tersebut! Terdapat perubahan apa? Apa yang menyebabkan hal itu bisa terjadi? Adakah cara untuk mengurangi atau mencegah perubahan yang ada? Ditandai dengan berubahnya bentuk dan warna, pagar rumah tersebut telah mengalami perkaratan. Dalam bahasa ilmiah, istilah perkaratan disebut dengan korosi. Korosi berasal dari bahasa latin corrodere yang artinya adalah perusakan logam atau berkarat. Defini dari korosi sendiri adalah proses degradasi/deteorisasi/perusakan material yang terjadi disebabkan oleh zat reaksi elektrokimia anatar bahan dengan berbagai zat yang ada di lingkungan sekelilingnya (air, tanah, udara), sehingga menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Terjadinya korosi dapat mengakibatkan penurunan mutu bahan menjadi rapuh, kasar, mudah hancur, berubah warna dan lainnya. Beberapa pakar bersikeras jika definisi ini hanya berlaku pada material logam saja, namun para insinyur korosi juga ada yang mendefinisikan istilah korosi berlaku juga pada material nonlogam, seperti keramik, plastik, karet dan lainnya. Sebagai contoh proses korosi pada material logam adalah ruskanya pagar rumah yang terbuat dari besi karena terpapar sinar matahari maupun hujan. Sedangkan contoh proses korosi pada material nonlogam adalah rusaknya cat rumah yang terpapar sinar matahari maupun hujan. Korosi disebut juga sebagai suatu penyakit dalam dunia teknik, walaupun secara langsung tidak termasuk produk teknik. Proses terjadinya korosi pada logam maupun non-logam tidak dapat dihentikan, namun korosi dapat dihambat atau dikendalikan lajunya sehingga dapat memperlambat atau mengendalikan proses perusakannya. Banyak cara yang dapat dilakukan untuk mengendalikan secara 67

79 preventif proses korosi yang dinilai lebih baik dari segi ekonomis daripada memperbaiki secara represif kerusakan akibat proses korosi. Cara yang dapat dilakukan antara lain adalah dengan pelapisan permukaan bahan (logam maupun nonlogam), perlindungan katodik, penambahan inhibitor korosi dan lain-lain. Secara umum, proses korosi dapat digolongkan berdasarkan keseragaman dan rupanya yaitu secara mikroskopis dan makroskopis, mekanisme proses terjadinya korosi yaitu dengan reaksi kimia langsung atau dengan reaksi elektrokimia, juga dapat berdasarkan medium berlangsungnya proses korosi yaitu dalam medium kering maupun medium basah. Proses korosi dapat berjalan secara cepat maupun lambat tergantung dari material bahan, lingkungan, dan lain sebagainya. Dalam dunia teknik, material korosi yang sering disinggung adalah korosi pada logam. Gambar 2.8 di bawah merupakan gambaran dari proses korosi pada paku yang dibiarkan di udara terbuka yang lembab, kaya akan uap air, sehingga paku dapat berkarat dengan cepat. (sumber : Gambar 2.8. Proses korosi pada material logam Berdasarkan gambar di atas, kondisi lingkungan sangat mempengaruhi tingkat korosifitas pada suatu material. Terlihat bahwa material yang diaplikasikan atau diletakkan di udara terbuka terkorosi sama halnya dengan material yang diaplikasikan atau diletakkan di dalam tanah maupun air. Lingkungan (air, udara, tanah) sangat mempengaruhi terjadinya proses korosi, entah itu cepat maupun lambat. 68

80 1. Mekanisme Korosi Mekanisme korosi yang terjadi di dalam suatu larutan berawal dari logam yang teroksidasi di dalamnya. Pada proses tersebut, terjadi proses pelepasan elektron untuk membentuk ion logam yang bermuatan positif. Larutan akan bertindak sebagai katoda dengan reaksi pelepasan H 2 dan reduksi O 2, akibat H + dan H 2 O yang tereduksi. Reaksi ini berlangsung di permukaan material logam yang akan menyebabkan pengelupasan material logam akibat pelarutan logam kedalam larutan secara terus menerus. Secara termodinamis, proses korosi merupakan kecenderungan suatu logam untuk kembali ke kondisi alaminya atau kebentuk yang lebih sederhana. Pada temperatur rendah dan medium yang basah, korosi terjadi dengan mekanisme reaksi elektrokimia yang membentuk reaksi oksidasi dan reaksi reduksi. Reaksi elektrokimia didefinisikan sebagai reaksi kimia yang melibatkan perpindahan elektron dari anoda (-) ke katoda (+) dalam larutan elektrolit. Sebagai contoh adalah asam klorida yang mengkorosi logam tembaga, sebagai berikut: Katoda : Cu 2 + (aq) + 2e Cu (s) Anoda : Cu (s) Cu 2 + (aq) + 2e Reaksi asam klorida dan tembaga yang membebaskan gas hidrogen yang membentuk ion kompleks CuCl 2 sesuai dengan reaksi berikut: 2Cu (s) + 2H + (aq) 2Cu (aq) + H 2(g) 2Cu + (aq)+ 4HCl (aq) 2CuCl 2 (aq) + 2H 2(g) Asam sulfat pekatpun dapat menyerang tembaga seperti reaksi berikut: Cu (s) + H 2 SO 4(l) CuSO 4(aq) + 2H 2 O (l) + SO 2(g) 2. Jenis-jenis Korosi Berdasarkan bentuk kerusakan yang dihasilkan dari korosi, penyebab korosi, lingkungan tempat terjadinya korosi maupun jenis material yang terkorosi, korosi terbagi menjadi beberapa jenis di antaranya sebagai berikut: a. Korosi Merata atau Korosi Permukaan (Surface/General Corrosion) Korosi merata atau korosi permukaan ditandai dengan reaksi kimia atau reaksi elektrokimia yang terjadi di permukaan sebuah material, dimana material 69

81 memiliki beda potensial dan langsung berhubungan dengan udara terbuka atau material lain. Terjadi penipisan pada material dan akhirnya terjadi kehilangan massa atau berat dari material tersebut. Ilustrasi sebagai berikut: Sumber: wiwinwibowo.wordpress.com Gambar 2.9. Korosi permukaan b. Korosi Galvanis (Galvanic Corrosion) Korosi galvanis adalah akibat yang ditumbulkan ketika dua macam material (logam) yang berbeda bekontak secara langsung dalam media korosif. Logam yang memiliki potensial rendah akan lebih cepat dan lebih mudah terkorosi dibanding dengan logam yang memiliki potensial tinggi yang akan lebih lambat dan sukar terkorosi. Ilustrasi sebagai berikut: Sumber: wiwinwibowo.wordpress.com Gambar Korosi galvanis 70

82 c. Korosi Tegangan (Stress Corrosion) Korosi tegangan adalah akibat yang ditimbulkan adanya proses tegangan tarik pada material yang melebihi batas ketentuannya. Tegangan tarik ini dapat berasal dari beban yang diberikan kepada sebuah material ataupun tegangan sisa akibat proses pengerjaan (residual). Namun, jika material diberikan teagangan tekan, maka justru akan memperbaiki ketahanan korosi tegangannya. Ilustrasi sebagai berikut: Sumber: wiwinwibowo.wordpress.com Gambar Korosi tegangan d. Korosi Celah (Crevice Corrosion) Korosi celah merupakan korosi yang terjadi antara dua permukaan logam yang berbeda konsentrasi zat asam yang terdapat celah di antaranya. Celah sempit terisi elektrolit penyebab koros (air dengan ph rendah), maka terbentuklah karat dengan katodanya permukaan sebelah luar celah yang basa dengan air yang lebih banyak mengandung zat asam daripada bagian sebelah dalam celah yang sedikit mengandung zat asam sehingga bersifat anodic. Ilustrasi sebagai berikut: 71

83 Gambar Korosi celah Sumber: wiwinwibowo.wordpress.com e. Korosi Sumuran (Pitting Corrosion) Korosi sumuran terjadi tidak merata kepermukaan material melainkan menusuk ke arah ketebalan suatu material (berupa lubang-lubang atau sumur). Lubang korosi akan berkembang semakin dalam sehingga dapat menyebabkan kebocoran pada material yang terkorosi. Korosi jenis ini biasa terjadi pada logam yang berada di lingkungan yang mengandung klorida maupun sulfida. Ilustrasi ditunjukkan pada Gambar f. Korosi Erosi (Erosive Corrosion) Korosi yang ditimbulkan bersamaan dengan proses erosi (pengikisan) atau abrasi. Korosi jenis ini biasa terjadi pada logam oleh fluida yang mengalir. Aliran fluida yang cepat dan bersifat korosif, apalagi yang mengandung partikel abrasif dan adanya dua fase dari fluida tersebut, maka logam yang berkontak akan terkikis secara terus menerus sehingga lapis lindung dari material tersebut akan rontok dan proses korosi akan berlangsung lebih cepat. Ilustrasi ditunjukkan pada Gambar Sumber: wiwinwibowo.wordpress.com Gambar Korosi sumuran 72

84 Sumber: wiwinwibowo.wordpress.com Gambar Korosi erosi g. Korosi Pelarutan Selektif (Selective Corrosion) Korosi jenis ini terjadi bila suatu komponen dari suatu zat atau fasa dalam paduan larut atau terkorosi. Zat atau fasa komponen yang larut selalu bersifat anodic terhadap komponen yang lain. Ilustrasi korosi ini ditunjukkan pada Gambar Sumber: wiwinwibowo.wordpress.com Gambar Korosi pelarutan selektif 73

85 h. Korosi Mikrobiologis Korosi ini disebabkan oleh mikroorganisme yang melakukan metabolisme secara langsung dengan logam sehingga akan menimbulkan korosi atau dapat menimbulkan lingkungan yang bersifat korosif. i. Korosi Titik Embun Korosi ini disebabkan oleh faktor kelembaban yang menyebabkan titik embun atau kondensasi. Tanpa adanya kelembaban relatif, segala jenis kontaminan (zat pencemar) tidak akan atau hanya sedikit menyebabkan korosi. Titik embun sangat korosif terutama di daerah dengan banyak partikel air asin yang terhembus dan mengenai permukaan material logam atau dilingkungan dengan banyak bahan/udara pencemar. j. Korosi Antar Batas Butir (Intergranular Corrosion) Korosi yang terjadi pada batas butir atau sekitar batas butir yang bersifat katodik. Didaerah batas butir ini memiliki sifat yang lebih reaktif. Banyak sedikitnya batas butir akan sangat mempengaruhi kegunaan logam tersebut. Jika semakin sedikit batas butir pada suatu material maka akan menurunkan kekuatan material tersebut. Jika logam terkena karat, maka di daerah batas butir akan terkena serangan terlebih dahulu dibandingkan daerah yang jauh dari daerah batas butir. Korosi ini terjadi karena adanya kotoran pada batas butir, penambahan pada salah satu unsur paduan, atau penurunan salah satu unsur di daerah batas butir. Ilustrasi ditunjukkan pada Gambar

86 Sumber: wiwinwibowo.wordpress.com Gambar Korosi antar batas butir 3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Proses Korosi a. Suhu dan Kelembaban Kritis b. Kecepatan Alir Fluida c. Konsentrasi Bahan Korosif d. Oksigen e. Waktu Kontak f. Jumlah zat pencemar di udara (debu dan gas) 75

87 MENGENAL PARA TOKOH PENEMU HUKUM DASAR KIMIA 1. Svante Arrhenius Sumber : Gambar Svente arrhennius Lahir Meninggal Kebangsaan Bidang Lembaga Almamater Pembimbing doktoral mahasiswa doktoral Dikenal untuk Penghargaan terkemuka : 19 Februari 1859 Vik, Swedia : 2 Oktober 1927 (umur 68) Stockholm, Swedia : Swedia : Fisika dan Kimia : Royal Institute of Technology : Universitas Uppsala dan Universitas Stockholm : Per Teodor Cleve dan Erik Edlund : Oskar Benjamin Klein : Persamaan Arrhenius, Teori disosiasi ion, Teori asam-basa : Davy Medal (1902), Hadiah Nobel untuk Kimia (1903), ForMemRS (1910), Penghargaan Willard Gibbs (1911), Franklin Medal (1920). 76

88 Persamaan Arrhenius, definisi asam Arrhenius, lunar kawah Arrhenius, gunung Arrheniusfjellet dan Lab Arrhenius di Universitas Stockholm dinamai berdasarkan namanya. Sumber : Gambar Laboratorium arrhenius Arrhenius lahir pada 19 Februari 1859 di Vik (juga dieja Wik atau Wijk), dekat Uppsala, Swedia, putra dari Svante Gustav dan Carolina Thunberg Arrhenius. Ayahnya pernah menjadi surveyor tanah untuk Universitas Uppsala, kemudian bergerak naik ke posisi pengawasan. Pada usia tiga tahun, Arrhenius belajar sendiri untuk membaca tanpa dorongan dari orang tuanya. Di kemudian hari, Arrhenius menikmati menggunakan massa data untuk menemukan hubungan matematika dan hukum. Pada usia delapan, ia masuk sekolah katedral lokal, mulai di kelas lima, ia membedakan dirinya dalam fisika dan matematika, dan lulus sebagai mahasiswa termuda dan paling mampu pada tahun Di Universitas Uppsala, ia tidak puas dengan kepala instruktur fisika, Per Teodor Cleve, jadi dia pergi untuk belajar di Institut Fisika dari Swedish Academy of Sciences di Stockholm bawah fisikawan Erik Edlund pada tahun Karyanya difokuskan pada konduktivitas dari elektrolit. Pada tahun 1884, berdasarkan pekerjaan ini, ia mengajukan 150 halaman disertasi tentang konduktivitas elektrolitik Uppsala untuk tetapi tidak terlalu mengesankan 77

89 profesornya, di antaranya adalah Per Teodor Cleve, dan ia menerima gelar kelas keempat, tapi setelah pembelaannya itu direklasifikasi sebagai kelas tiga. Kemudian, sehingga karena pekerjaanya itu ia memperoleh penghargaan Nobel di bidang kimia pada tahun Arrhenius mengajukan 56 tesis pada tahun 1884 sebagai disertasinya, yang sebagian besar masih dapat diterima hari ini tanpa pengubahan atau dengan sedikit modifikasi. Ide yang paling penting dalam disertasi itu adalah penjelasannya tentang fakta bahwa garam kristal padat terpisah menjadi partikel bermuatan pasangan bila dilarutkan, disertasinya itu membuat ia memperoleh penghargaan nobel di bidang kimia tahun Penjelasan Arrhenius adalah bahwa dalam membentuk larutan, garam terdisosiasi menjadi partikel-partikel bermuatan (yang telah diberi nama oleh Michael Faraday sebagai ion bertahun-tahun sebelumnya). Faraday berpendapat bahwa ion diproduksi dalam proses elektrolisis; Arrhenius mengusulkan bahwa, bahkan tanpa adanya arus listrik, larutan garam mengandung ion. Dengan demikian ia mengusulkan bahwa reaksi kimia dalam larutan adalah reaksi antara ion. Disertasinya tidak mengesankan profesor di Uppsala, tapi Arrhenius mengirimkannya ke sejumlah ilmuwan di Eropa yang mengembangkan ilmu baru dari kimia fisik, seperti Rudolf Clausius, Wilhelm Ostwald, dan JH van 't Hoff. Mereka jauh lebih terkesan, dan Ostwald bahkan datang ke Uppsala untuk membujuk Arrhenius untuk bergabung dengan tim risetnya. Arrhenius menolak, karena ia lebih suka tinggal di Swedia untuk sementara waktu (ayahnya sangat sakit dan akan mati pada tahun 1885) dan telah menerima janji di Uppsala. Dalam perpanjangan teori ionnya, Arrhenius mengusulkan definisi asam dan basa pada tahun Dia percaya bahwa asam adalah zat yang menghasilkan hidrogen ion dalam suatu larutan dan basa adalah zat yang menghasilkan ion hidroksida dalam suatu larutan. Setelah itu, Arrhenius menerima hibah dari Swedish Academy of Sciences, yang memungkinkan dia untuk belajar bersama Ostwald di Riga (sekarang di Latvia) dan Friedrich Kohlrausch di Würzburg, Jerman, dan Ludwig Boltzmann di Graz, Austria, dan van 't Hoff di Amsterdam. Pada tahun 1889 Arrhenius menjelaskan fakta bahwa sebagian besar reaksi memerlukan tambahan energi panas untuk terjadi dengan merumuskan konsep energi aktivasi, yaitu energi yang harus diatasi sebelum dua molekul dapat bereaksi. Persamaan Arrhenius memberikan dasar kuantitatif hubungan antara energi aktivasi dengan tingkat kesulitan reaksi dapat berlangsung. Pada tahun 1891 ia menjadi dosen 78

90 di Stockholm University College (Stockholms Högskola, sekarang Universitas Stockholm), dan dilantik menjadi profesor fisika (dengan banyak oposisi) pada tahun 1895, dan menjadi rektor pada tahun Ia menikah dua kali, pertama dengan mantan muridnya Sofia Rudbeck ( ), ia memiliki satu anak bernama Olof Arrhenius, dan kemudian dengan Maria Johansson ( ), dan memiliki dua anak perempuan dan seorang putra. Sekitar tahun 1900, Arrhenius ikut serta dalam mendirikan Nobel Institute dan Hadiah Nobel. Dia terpilih menjadi anggota Royal Swedish Academy of Sciences pada tahun Selama akhir hidupnya, ia menjadi anggota dari Komite Nobel di bidang Fisika dan anggota de facto dari Komite Nobel di bidang kimia. Dia menggunakan posisinya untuk mengatur hadiah untuk teman-temannya (Jacobus van't Hoff, Wilhelm Ostwald, Theodore Richards) dan mencoba untuk menolak musuh-musuhnya (Paul Ehrlich, Walther Nernst, Dmitri Mendeleev). Pada tahun 1901 Arrhenius terpilih untuk menjadi anggota Swedish Academy of Sciences, melawan oposisi yang kuat. Pada tahun 1903 ia menjadi petenis Swedia pertama yang dianugerahi Hadiah Nobel di bidang kimia. Pada tahun 1905, setelah berdirinya Institut Nobel untuk Penelitian Fisika di Stockholm, ia ditunjuk menjadi rektor, posisinya sampai ia pensiun pada tahun Dia dipilih sebagai Anggota Asing Royal Society (ForMemRS) pada tahun Pada tahun 1911 ia memenangkan Willard Gibbs Award. Pada tahun 1912, ia terpilih sebagai anggota Kehormatan Negeri American Academy of Arts and Science, pada tahun 1919 ia menjadi anggota asing dari Royal Netherlands Academy of Arts dan Science. Akhirnya, teori Arrhenius diterima secara umum. Pada tahun 1902 ia mulai menyelidiki masalah fisiologis dalam hal teori kimia. Dia beranggapan bahwa reaksi dalam organisme hidup dan dalam tabung tes mengikuti hukum yang sama. Pada tahun 1904 ia menyampaikan kuliah di University of California, objek yang diajarkan adalah menggambarkan penerapan metode kimia fisik untuk mempelajari teori racun dan antitoxins, dan diterbitkan pada tahun 1907 di bawah judul Immunochemistry. Dia berpikir kehidupan mungkin telah dibawa dari planet ke planet dengan transportasi dari spora, teori sekarang dikenal sebagai panspermia. Dia memikirkan ide bahasa universal, dengan mengusulkan modifikasi dari bahasa Inggris. Dia adalah anggota dewan untuk Swedish Society for Racial Hygiene yang didirikan pada tahun1909, yang disahkan Mendelisme pada saat itu, dan memberikan kontribusi terhadap topik kontrasepsi sekitar tahun Namun, sampai tahun

91 informasi dan penjualan alat kontrasepsi dilarang di Swedia. Sekitar tahun 1930, anggota konservatif masyarakat membantu untuk membangun kebijakan eugenic di Swedia. Gordon Stein menulis bahwa Svante Arrhenius adalah seorang ateis. Dalam tahun terakhirnya ia menulis baik buku pelajaran dan buku-buku populer. Pada bulan September 1927 ia menderita serangan akut usus radang selaput lendir hidung dan meninggal pada tanggal 2 Oktober. Ia dimakamkan di Uppsala. 2. Johannes Nicolaus Brønsted Sumber : Gambar Johannes nicolaus brønsted Lahir Meninggal Tempat Tinggal Kebangsaan Bidang Lembaga Almamater Dikenal untuk : 22 Februari 1879 Varde, Denmark : 17 Desember 1947 (umur 68) Copenhagen, Denmark : Copenhagen, Denmark : Denmark : Kimia fisika : University of Copenhagen : University of Copenhagen : Teori asam-basa Brønsted-Lowry; Persamaan katalisis Brønsted Johannes Nicolaus Brønsted adalah seorang ilmuwan kimia fisik Denmark. Dia kemudian dikenal sebagai seorang peneliti proses katalisis dalam reaksi asam dan 80

92 basa. Dia menamakannya sebagai proses Bronsted katalisis equation. Dia juga dikenal dalam teori donor proton bersama Lowry. Ia meraih gelar di bidang teknik kimia pada tahun Ia mendapatkan gelar Ph.D pada tahun 1908 dari University of Copenhagen dan segera diangkat profesor anorganik dan kimia fisik di universitas yang sama. Johannes Nicolaus Brønsted ( ) danthomas Martin Lowry ( ) merumuskan secara bersama sebuah teori yang menjelaskan asam dan basa dan bagaimana terjadinya transfer proton dari suatu asam ke basa. Hal ini merupakan suatu pandangan awal, yang kemudian akan dijabarkan lebih lanjut oleh perhitungan ph untuk menentukan keasaman suatu larutan, yang tergantung pada konsentrasi ion H 3 O +. Asam klorda, asam nitrat dan asam sulfat merupakan contoh dari asam Bronsted-Lowry. Johannes Nicolaus Brønsted lahir di Varde pada 22 Februari Ibunya meninggal segera setelah kelahirannya, dan ayahnya menikah kembali. Namun ketika berumur 14 tahun ayahnya juga meninggal. Setelah kehilangan kedua orang tua anak Brønsted dan pindah ke Kopenhagen dengan saudara tirinya Brønsted masuk dalam 'Metropolitanskolen' selama tiga tahun. Kemudian dia lulus dalam 'studentereksamen' (ujian masuk universitas) di musim panas Ia menerima gelar dalam ilmu teknik kimia di 1899 dan gelar Ph.D. pada tahun 1908 dari University of Copenhagen. Dia segera diangkat menjadi profesor anorganik dan kimia fisik di Copenhagen. Ketika di Polytecnic Institut, Brønsted bertemu dengan Charlotte Louise Warberg. Mereka menikah pada 1903 dan pindah ke sebuah apartemen di Forchhammersvej di Kopenhagen. Pada tahun 1906 ia menerbitkan beberapa catatan mengenai afinitas elektron. Pada tahun 1923 ia memperkenalkan dasar teori reaksi asam-basa bersamaan dengan kimiawan Inggris Thomas Martin Lowry. Pada tahun yang sama, teori elektronik diusulkan oleh Gilbert N. Lewis, namun teori Bronsted- Lowry lah yang diakui pada saat itu. 81

93 Sumber : Gambar University of copenhagen Teori Bronsted mengatakan bahwa: "Sebuah atom hidrogen (selalu ditemukan di dalam asam) berada dalam keaadaan ionnya ketika terlarut dalam air, ia kehilangan elektron dan menjadi donor proton. Ion H+ tersebut kemudian bergabung dengan substansi lain yang ada dalam lartutan, substansi ini dinamakan akseptor proton". Dalam Perang Dunia II ia selalu bertentangan dengan Nazi. Pada tahun ia terpilih sebagai salah seorang anggota parlemen Denmark, akan tetapi ia tidak sempat menjabat sebagai anggota parlemen. Dia meninggal tidak lama setelah pemilihan. Johanes Nicolaus Bronsted meninggal pada 17 Desember 1947 (umur 68) di Copenhagen, Denmark. 82

94 3. Thomas Martin Lowry Sumber: Gambar 0.4. Thomas martin lowry Lahir Meninggal Kebangsaan Bidang Dikenal karena Penghargaan : 26 Oktober 1874 Low Moor, Bradford, UK : 2 November 1936 (umur 62) Cambridge, UK : Inggris : Kimia fisik : Teori asam-basa Brønsted-Lowry : Fellow dari Royal Society Thomas Martin Lowry adalah seorang ahli kimia fisika Inggris yang mengembangkan teori asam basa Bronsted-Lowry bersama dengan Johannes Nicolaus Brønsted tetapi keduanya bekerja secara terpisah. Thomas Lowry lahir 26 Oktober 1874 di Low Moor, Bradford, West Yorkshire, Inggris dari keluarga Cornish. Ia adalah anak kedua dari Reverend E. P. Lowry. Ia belajar di Kingswood School, Bath, Somerset, dan kemudian melanjutkan ke Central Technical College South Kensington. Selama itu pula Lowry menyadari ketertarikannya di bidang kimia. Ia belajar di bawah bimbingan Henry Edward Armstrong, seorang kimiawan Inggris yang menekuni bidang kimia organik dan mempelajari sifat ion yang terlarut dalam air. 83

95 Dari tahun 1896 sampai 1913 Lowry menjadi asisten Armstrong dan antara 1904 dan 1913 bekerja sebagai dosen Kimia di Westminster Training College. Pada 1913, Ia diangkat sebagai kepala departemen Kimia di Guy s Hospital Medical. Sebelum diangkat menjadi Profesor di University of London, Lowry pernah menjadi profesor utama di salahsatu Sekolah Kedokteran Inggris. Dari 1920 sampai meninggal, Lowry menjadi ketua di bagian Kimia Fisika Universitas Cambridge dan bekerja disana selama sisa hidupnya. Lowry menikah dengan seorang putri dari Rev. C. Wood di tahun Selama bekerja pada Profesor Armstrong, Lowry menekuni kimia organik. Keahlian yang kemudian ia peroleh sebagai kristalografer ditunjukan dari kecerdasannya pada metode fisika eksak dalam pengukuran larutan; ia mengembangkan bakatnya yang luar biasa tersebut dalam memecahkan permasalahan dan untuk meyakinkannya, ia menggunakan metode kuantitatif. Banyak data fisika massa kuantitatif yang Lowry kumpulkan dan data tersebut menjadi bahan yang sangat berguna dalam bidang kimia fisika kedepannya. Thomas Lowry menggunakan dasar dari ilmu yang ia pelajari yaitu mengenai kekuatan optik rotasi dan ia berhasil menemukan mutarotasi, istilah yang ia perkenalkan pada nitro-d-champor dan stereoisomerasi dari bilangan derivat halogen champor. Thomas Lowry menemukan optik aktif senyawa nitro-camphor yang menunjukkan perubahan kekuatan perputaran terhadap waktu. kemudian, pada 1920an, Lowry memperkuat gagasannya melalui percobaan dan berhasil membuktikan bahwa ada hubungan antara kekuatan perputaran optik senyawa dengan panjang gelombang dari cahaya yang melewati senyawa tersebut. Lowry mempublikasikan penemuan ini dalam karyanya Optical Rotatory Power (1935). Lowry mengisolasi dua isomer p-bromonitro-d-camphor yang berubah satu sama lain dalam larutan sampai kesetimbangan tercapai, yang kemudian kasus tersebut diberi nama isomerisasi dinamis; inter-conversi yang diikuti dengan mengukur kekuatan rotasi. Teknik baru yang banyak diterapkan pada kasus isomerasi dinamis dan penentuan keadaan perubahan isomer ini dianggap berguna. Telah ditemukan bahwa dalam kondisi eksternal yang memungkinkan, mutarotasi dari nitro-d-champor dalam larutan kloroform dapat ditangkap dalamg beberapa hari sementara perubahan isomer nitro-d-champor sangat cepat terjadi dalam larutan benzen dengan penambahan 1 ppm piperidin. 84

96 Perubahan dalam larutan kloroform dilakukan untuk mengoksidasi pelarut dan untuk pembentukan produk yang dinetralisasi dengan adanya katalis basa dalam ukuran menit. Yang mungkin harus dicatat adalah bahwa nitro-d-champor merupakan salahsatu contoh pertama katalis basa yang tidak bisa dianggap berasal dari adanya ion hidroksilik dan maka dari itu tidak bisa dijelaskan dengan teori konvensional yang dkembangkan Ostwald. Penelitian lebih lanjut dari pertanyaan ini membawa Lowry dan Faulkner pada tahun 1925 menemukan bahwa mutarotasi tetrametilglukosa bisa ditangkap dalam larutan kresol maupun piridin namun hampir terlalu cepat dan sulit dihitung dalam suatu campuran kedua pelarut itu. sehingga ditunjukkan bahwa perubahan isomer terjadi dengan adanya pelarut amfoter yang dengan sendirinya dapat berperan sebagai katalis sempurna dalam proses tersebut. Perpindahan ion hidrogen dalam senyawa seperti nitro-d-champor dan derivat gula bergantung pada penambahan dan penggantian suatu proton pada dua kutub berlawanan molekul. Jenis perubahan isomer yang terlibat dalam proses ini oleh Lowry tahun 1923 dinamai prototropi, meskipun ia beranggapan bahwa hal ini adalah kasus ionotropi yang khusus dimana seluruh radikal berpindah dari satu bagian ke bagian lain molekul sebagai suatu anion atau kation. Inilah yang membawanya pada pengertian asam dan basa yang kita kenal sebagai asam basa Bronsted-Lowry, meskipun keduanya menemukan teori tersebut secara terpisah. Menurut teori asam basa Bronsted Lowry, asam dan basa didefinisikan sebagai proton-donor dan protonakseptor. Lowry juga melihat bahwa keadaan yang hampir sama berlaku dalam sistem terkonjugasi dimana muatan yang berlawanan pada kedua bagian mungkin dinetralisasi oleh suatu perpindahan elektron melalui sistem. Bagian sebelumnya dari penelitian mengenai masalah ini dirangkum dalam laporan pada British Association tahun 1904 dan berikutnya di laporkan pada Komite Bagian B pada Isomerisasi dinamis tahun 1905 sampai 1916; rincian diberikan dalam 30 paper yang diterbitkan, terutama dalam Journal of the Chemical Society. Hasil dari penelitian ini kemudian diterapkan oleh Lowry dalam beberapa penelitian, misalnya dalam mempelajari kekuatan rotasi, kerapatan, konduktivitas listrik dsb dari nikotin dan derivatnya dalam keadaan murni dan yang terlarut dalam air. Thomas Martin Lowry meninggal pada 2 November 1936 (umur 62) di Cambridge, UK. 85

97 4. Gilbert Newton Lewis Sumber : Gambar 0.5. Gilbert newton lewis Lahir : 23 Oktober 1875 Weymouth, Massachusetts, Amerika Meninggal : 23 Maret 1946 (umur 70) Berkeley, California Kebangsaan : Amerika Bidang : Ahli kimia fisik Penasihat Doktor : Theodore William Richards. Mahasiswa doktoral : Michael Kasha, Harold Urey, Glenn T. Seaborg. Dikenal untuk : Ikatan kovalen, struktur dot Lewis, Teori ikatan valensi, Teori asam dan basa Elektronik, Termodinamika, Berat Air, Pemberi nama foton, menjelaskan pendar. Pengaruh : Irving Langmuir, Merle Randall Penghargaan : Fellow dari Royal Society, Willard Gibbs Penghargaan (1924), Davy Medal (1929) Gilbert Newton Lewis adalah seorang kimiawan fisik Amerika yang dikenal karena penemuan ikatan kovalen dan konsepnya mengenai pasangan elektron (Struktur dot Lewis) dan kontribusi lain untuk teori ikatan valensi telah membentuk 86

98 teori ikatan kimia modern. Lewis berhasil memberikan kontribusi terhadap termodinamika, fotokimia, dan pemisahan isotop, dan juga dikenal karena konsep tentang asam dan basa. GN Lewis lahir pada 23 Oktober tahun 1875 di Weymouth, Massachusetts, AS. Setelah menerima gelar PhD dalam kimia dari Universitas Harvard dan belajar di luar negeri di Jerman dan Filipina, Lewis pindah ke California untuk mengajar kimia di University of California, Berkeley. Beberapa tahun kemudian, ia menjadi Dekan perguruan tinggi Kimia di Berkeley, dan dia menghabiskan sisa hidupnya di sana. Sebagai seorang profesor, ia memasukkan prinsip-prinsip termodinamika ke dalam kurikulum kimia dan mereformasi kimia termodinamika secara matematis ketat diakses ahli kimia biasa. Dia mulai mengukur energi bebas nilai yang berhubungan dengan beberapa proses kimia, baik organik dan anorganik. Pada tahun 1916, ia juga mengusulkan teori ikatan dan menambahkan informasi tentang elektron dalam tabel periodik dari unsur. Pada tahun 1933, ia mulai penelitian tentang pemisahan isotop. Lewis bekerja dengan hidrogen dan berhasil memurnikan sampel air berat. Dia kemudian datang dengan teori asam dan basa, dan melakukan pekerjaan di Fotokimia selama tahuntahun terakhir hidupnya. Pada tahun 1926, Lewis menciptakan istilah "foton" untuk unit terkecil dari energi radiasi. Dia adalah saudara dalam Alpha Chi Sigma, persaudaraan kimia profesional. Meskipun ia dinominasikan 35 kali, GN Lewis tidak pernah memenangkan Hadiah Nobel dalam Kimia. Pada tanggal 23 Maret 1946, Lewis ditemukan tewas di laboratorium Berkeley di mana ia telah bekerja dengan hidrogen sianida; banyak mendalilkan bahwa penyebab kematiannya adalah bunuh diri. Setelah kematian Lewis, anak-anaknya mengikuti karir ayah mereka dalam kimia. Struktur Lewis adalah diagram yang menunjukkan ikatan-ikatan antar atom dalam suatu molekul. Struktur Lewis digunakan untuk menggambarkan ikatan kovalen dan ikatan kovalen koordinat. Struktur Lewis dikembangkan oleh Gilbert N. Lewis, yang menyatakan bahwa atom-atom bergabung untuk mencapai konfigurasi elektron yang lebih stabil. Untuk menyusun struktur Lewis dari suatu atom atau unsur, dapat dengan cara menuliskan simbol titik pada sekeliling atom. Setiap titik mewakili satu elektron yang terdapat pada kulit valensi atom tersebut. Elektron yang terlibat dalam ikatan ini hanya elektron-elektron yang terdapat pada kulit terluar dan jumlah total elektron yang terlibat dalam pembentukan ikatan ini tidak mengalami 87

99 perubahan (merupakan jumlah total elektron valensi dari atom-atom yang berikatan). Pada umumnya, jumlah elektron pada kulit valensi sama dengan golongan dari suatu atom. Oleh karena itu, jumlah titik pada simbol Lewis sama dengan golongan dari atom tersebut. Namun untuk logam transisi, lantanida, dan aktinida yang mempunyai kulit dalam yang tidak terisi penuh, titik Lewis dari unsur-unsur tersebut tidak dapat dituliskan secara sederhana. Lewis memperkenalkan konsep aktivitas termodinamika dan menciptakan istilah "fugacity". Ide fugacity, atau "melarikan diri kecenderungan", adalah fungsi dengan tekanan dimensi yang menyatakan kecenderungan suatu zat untuk lulus dari satu bahan kimia fase yang lain. Lewis percaya bahwa fugacity adalah prinsip dasar, sistem hubungan termodinamika nyata dapat diturunkan. Harapan ini tidak terealisasi, meskipun fugacity menemukan tempat abadi dalam deskripsi gas nyata. Makalah awal Lewis juga mengungkapkan ide JW Gibbs dan P. Duhem tentang energi bebas dan potensial termodinamika. Ide-ide ini dikenal fisikawan dan matematikawan, tetapi tidak untuk ahli kimia yang paling praktis, yang menganggap mereka sebagai muskil dan tidak bisa diterapkan pada sistem kimia. Di Harvard, Lewis juga menulis sebuah makalah teoritis tentang termodinamika radiasi hitam di mana ia menduga bahwa cahaya memiliki tekanan. Pada tahun 1902, ketika mencoba untuk menjelaskan hukum valensi kepada murid-muridnya, Lewis memiliki gagasan bahwa atom dibangun dari serangkaian konsentris kubus dengan elektron di setiap sudut. Pada tahun 1916, ia menerbitkan makalah klasiknya yakni ikatan kimia "Atom dan Molekul", ia merumuskan gagasan yang kini dikenal sebagai ikatan kovalen, yang terdiri dari sepasang elektron, ia mendefinisikan istilah molekul aneh (istilah modern radikal bebas) ketika sebuah elektron tidak dibagi. Pada tahun 1908 ia menerbitkan yang pertama dari beberapa makalah tentang relativitas, ia menurunkan hubungan massa-energi dengan cara yang berbeda dari Albert Einstein. Pada tahun 1909, ia dan Richard C. Tolman mengkombinasikan dengan metode relativitas khusus. Pada tahun 1912 Lewis dan Edwin Bidwell Wilson menyajikan pekerjaan utama dalam fisika matematika yang tidak hanya menerapkan geometri sintetis untuk mempelajari ruang-waktu, tetapi juga mencatat identitas ruang-waktu meremas pemetaan dan transformasi Lorentz. Pada tahun 1923, ia merumuskan teori pasangan elektron dari reaksi asambasa. Dalam teori ini asam dan basa, "asam Lewis" adalah pasangan akseptor elektron 88

100 dan "basa Lewis" adalah donor pasangan elektron. Saat itu juga ia menerbitkan monografi pada teori ikatan kimia. Berdasarkan pada karya J. Willard Gibbs, diketahui bahwa reaksi kimia berlangsung ke ekuilibrium ditentukan oleh energi bebas dari zat mengambil bagian. Lewis menghabiskan 25 tahun menentukan energi bebas dari berbagai zat. Pada tahun 1923 ia dan Merle Randall menerbitkan hasil penelitian ini, yang membantu meresmikan termodinamika kimia modern. Lewis adalah ilmuwan pertama yang menghasilkan sampel murni deuterium oksida (air berat) pada tahun 1933 dan yang pertama untuk mempelajari kelangsungan hidup dan pertumbuhan bentuk kehidupan di air berat. Dengan mempercepat deuteron (inti deuterium) di Ernest O. Lawrence siklotron, ia mampu mempelajari banyak sifat-sifat inti atom. Gilbert N. Lewis meninggal pada 23 Maret 1946 (umur 70) di Berkeley, California, AS. setelah seorang mahasiswa pascasarjana menemukan tubuh tak bernyawa Lewis di bawah meja kerja laboratorium di Berkeley. Beberapa orang memperkirakan ia bunuh diri. REFLEKSI DIRI 1. Kelompokkan nilai-nilai yang positif dan negatif sepanjang kehidupan seorang Kimiawan Svante Arrhenius. 2. Ceritakan nilai-nilai yang positif dan negatif sepanjang kehidupan seorang Kimiawan Johannes Nicolaus Brønsted. 3. Ceritakan nilai-nilai yang positif dan negatif sepanjang kehidupan seorang Kimiawan Thomas Martin Lowry. 89

101 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. Terjadinya reaksi redoks spontan ditandai dengan... a. penyusutan jumlah larutan b. kekeruhan larutan c. perubahan warna larutan d. penurunan suhu larutan e. kenaikan suhu larutan 2. Pernyataan yang benar tentang sel volta adalah... a. reaksi oksidasi terjadi di anoda b. reaksi reduksi terjadi di anoda c. anoda merupakan kutub positif d. katoda merupakan kutub negatif e. ion positif mengalami reduksi di anoda 3. Alat yang digunakan untuk mengukur potensial sel Volta adalah... a. Barometer b. Voltmeter c. Thermometer d. Amperemeter e. Speedometer 4. Berikut yang bukan penyusun baterai kering adalah... a. Zn b. MnO 2 c. C d. NH 4 Cl e. Pb 5. Reduktor pada reaksi dibawah ini Sn + 4HNO 3 SnO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O adalah... a. HNO 3 b. SnO 2 c. NO 2 90

102 d. H 2 O e. Sn 6. Bilangan oksidasi alumunium dalam Al 2 O 3 adalah... a. -1 b. 0 c. +1 d. +2 e Bilangan oksidasi Cl pada Cl 2, KClO 2, AlCl 3, dan HClO berturut-turut adalah... a. 0, +4, -1, dan +3 b. 0, +2, +1, dan +3 c. 0, +3, -1, dan +1 d. 0, +3, +1, dan -1 e. 0, +2, +1, dan Asam Klorida sebagai pereduksi ditunjukkan pada reaksi a. MnO 2 + 4HCl MnCl 2 + 2H 2 O +Cl 2 b. SnCl 2 + 2HCl + 2HNO 3 SnCl 4 + 2H 2 O + 2NO 2 c. Pb 3 O 4 + 8HCl 3PbCl 2 + 4H 2 O + Cl 2 d. K 2 Cr 2 O7 + 14HCl 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O + 3Cl 2 e. Mg + 2HCl MgCl 2 + H 2 9. Leburan Al 2 O 3 (Ar O = 16, Al = 27) dalam proses elektrolisis diperoleh 0,225 gram Al. 1 F = C/mol. Jumlah muatan listrik yang dihasilkan adalah... a. 205,1 C b. 765,0 C c. 1113,4 C d. 2412,5 C e. 4728,3 C 10. Larutan NaCl 0,1 M dielektrolisis menggunakan elektroda-elektroda Pt, maka hasil yang dihasilkan adalah... a. Dihasilkan gas oksigen b. Dihasilkan ion hidroksida di katoda c. Dihasilkan logam natrium di katoda d. Ion natrium mengarah ke anoda e. Dihasilkan ion hidrogen di anoda 91

103 11. Data potensial reduksi standar sebagai berikut: E O A 2+ /A = -0,40 V E O B 2+ /B = -0,10 V E O C 2+ /C = -0,70 V E O D 2+ /D = -0,20 V Sehingga reaksi yang berlangsung dalam keadaan standar... a. A 2+ + B A + B 2+ b. C 2+ + B C+ B 2+ c. A 2+ + D A + D 2+ d. B 2+ + D B + D 2+ e. B + D 2+ B 2+ + D 12. Tiga logam L, M, P dapat membentuk ion-ion positif L 2+, M 2+, P +. Diketahui sbb: L 2+ (aq) + P (s) tidak terjadi reaksi 2P + (aq) + M (s) M 2+ (aq) + 2P (s) M 2+ (aq) + L (s) M (s) + L 2+ (aq) Urutan ketiga logam sesuai dengan potensial elektrode yang meningkat ialah... a. P, M, L b. L, M, P c. M, L, P d. M, P, L e. P, L, M 13. Diketahui data Ni e Ni E O = -0,25 V Pb e Pb E O = -0,13 V Nilai potensial standar sel volta terdiri dari elektrode Ni dan Pb adalah... a. -0,38 V b. -0,12 V c. +0,12 V d. +0,25 V e. +0,38 V 14. Diketahui data potensial standar sebagai berikut: Zn + Cu 2+ Zn + Cu E O = 1,10 V Sn e Sn E O = -0,14 V Cu e Cu E O = 0,34 V 92

104 Berapa potensial standar reaksi berikut adalah... Zn + Sn 2+ Zn 2+ + Sn a. +1,44 V b. +1,24 V c. +0,96 V d. +0,76 V e. +0,62 V 15. Diketahui potensial elektroda dari: Al e Al E o = 1,66 volt Fe e Fe E o = 0,44 volt Reaksi redoks: Al (aq) + 3 Fe 2+ (aq) 2 Al 3+ (aq) + 3 Fe (s) menghasilkan potensial standar sebesar... a. +2,10 volt b. +2,00 volt c. +1,22 volt d. 1,22 volt e. 2,10 volt 16. Jika diketahui: Zn +2 / Zn E o = 0, 76 Volt Cu +2 / Cu E o = +0,34 Volt Diagram sel yang paling tepat untuk menggambarkan proses tersebut adalah... a. ZnSO 4 / Zn // CuSO 4 / Cu b. Zn / Zn +2 // Cu +2 / SO4 2- c. Zn +2 / SO 2-4 // Cu / SO 4 93

105 17. d. Cu / CuSO 4 // ZnSO 4 / Zn e. Cu / Cu +2 // Zn +2 / Zn Notasi sel reaksi yang dapat berlangsung adalah... a. Mg Mg 2+ Al 3+ Al b. Al Al 3+ Mg 2+ Mg c. Mg 2+ Mg Al AlMg 3+ d. Al 3+ Al Mg 2+ Mg e. Mg Mg 2+ Al Al Data nilai potensial E O Zn = -0,76 V mempunyai arti bahwa dalam keadaan standar,... a. Reaksi terjadi secara tidak spontan untuk Zn e Zn b. Ion H + lebih sulit tereduksi daripada ion Zn 2+ c. Ion H + lebih mudah tereduksi daripada ion Zn 2+ d. Zn cenderung larut sebagai Zn 2+ e. H2 merupakan reduktor yang lebih kuat daripada ion Zn 19. Nilai potensial elektroda standar sebagai berikut: Cu e Cu, E O = 0,3 V dan Ag + + e Ag, E O = 0,8 V. Maka reaksi Cu + 2Ag 2+ Cu Ag mempunyai nilai potensial... a. 0,06 V b. 0,46 V c. 0,57 V d. 1,14 V e. 1,26 V 20. Kadmium diletakkan ke dalam larutan CuSO M pada suhu 25 o C, E o Cd 2+ I Cd = -0,4 V dan E o Cu 2+ I Cu = 0,34 V yang benar adalah... (E o = potensial standar) a. Tidak terjadi reaksi antara Cd dan larutan CuSO 4 b. Cd dapat mereduksi ion Cu 2+ c. Cu mereduksi ion Cd 2+ yang terbentuk d. Ion Cu 2+ mereduksi Cd 2- e. Cd mereduksi SO Data-data potensial elektroda standar diberikan sebagai berikut: 94

106 Fe e Fe E o = -0,44 V Pb e Pb E o = -0,13 V Zn e Zn E o = -0,76 V Sn e Sn E o = -0,14 V Sehingga reaksi yang dapat berlangsung dalam keadaan standar adalah... a. Fe 2+ + Zn Fe + Zn 2+ b. Pb 2+ + Fe Pb + Fe 2+ c. Sn 2+ + Zn Sn + Zn 2+ d. Zn 2+ + Pb Zn + Pb 2+ e. Tidak ada jawaban benar 22. Logam 1 dapat mendesak logam 2 dari larutannya, logam 3 dapat mendesak logam 2 dari larutannya, logam 3 tidak dapat mendesak logam 1 dari larutannya. Urutan potensial reduksi yang semakin negatif dari ketiga logam tersebut... a. 1>2>3 b. 1>3>2 c. 3>2>1 d. 2>3>1 e. 3>1>2 23. Butiran logam Fe dan Pb dimasukkan kedalam larutan yang mengandung Fe2+ dan Pb2+ dengan konsentrasi 1,0 M. Data potensial elektroda standar Fe E o = -0,44 V dan Pb E o = -0,13 V, sehingga hasil reaksi yang dihasilkan adalah... a. Fe 2+ dan Pb 2+ b. Fe 2+ dan Pb c. Fe dan Pb d. Fe dan Pb 2+ e. Endapan Fe dan Pb 24. Diketahui data potensial elektroda standar berikut: Cu e Cu E o = 0,34 V Pb e Pb E o = -0,13 V Mg e Mg E o = -2,34 V Reaksi yang berlangsung adalah... a. Cu + Mg 2+ (1 M) b. Pb + Cu 2+ (1 M) c. Pb + Mg 2+ (1 M) 95

107 d. Mg + Cu 2+ (1 M) e. Tidak ada jawaban benar 25. Berikut yang bukan merupakan contoh penerapan elektrolisis adalah... a. pelapisan logam b. pemurnian logam c. pengisian ulang aki d. pengosongan aki e. produksi zat 26. Faktor-faktor yang berasal dari lingkungan berikut ini dapat mempengaruhi korosi kecuali... a. Suhu b. Udara c. Keasaman d. Kelembapan e. Struktur Bahan 27. Salah satu cara mencegah terjadinya reaksi korosi pada menara adalah... a. Dilapisi timah b. Direndam dengan air c. Dibakar lalu ditempa d. Dicelupkan pada larutan asam e. Dihubungkan dengan lempeng magnesium 28. Mudah atau tidaknya logam berkarat tergantung pada... a. Banyaknya air b. Keaktifan logam c. Suhu lingkungan d. Tingkat kebasaan e. Banyaknya oksigen 29. Beberapa metode pencegahan korosi besi: 1. mengecat; 2. melumuri oli; 3. dibalut dengan plastik; 4. perlindungan katoda; dan 5. galvanisasi. 96

108 Metode yang paling tepat digunakan untuk melindungi pipa besi yang ada di dalam tanah adalah... a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e Logam-logam berikut yang paling tahan terhadap korosi adalah... a. Cr b. Ni c. Zn d. Fe e. Al II. SOAL URAIAN Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini dengan singkat dan jelas! 1. Pada sel volta diketahui data potensial elektroda standar beriut: Cu e Cu E O = 0,3 V Ag + + e Ag E O = 0,8 V Maka potensial sel dari reaksi Cu Ag + Cu + 2Ag adalah 2. Penulisan notasi sel reaksi kimia yang berlangsung seperti di bawah ini adalah Mg 2+ (aq) + 2e Mg (s) E O = -2,38 V Al 3+ (aq) + 3e Al (s) E O = -1,66 V 3. Nilai E O untuk sel persamaan reaksi berikut adalah Mg 2+ (aq) + 2e Mg (s) E O = -2,38 V Al 3+ (aq) + 3e Al (s) E O = -1,66 V 4. Apakah korosi selalu bersifat merugikan? Jelaskan! 5. Korosi juga disebut sel elektrokimia alami. Berdasarkan pernyataan tersebut, maka jelaskan bagian anoda dan katoda pada sepotong besi yang terkorosi! 97

109 BAB 3 KONSEP REAKSI KIMIA Konsep reaksi kimia Asam dan basa Redoks Asam/basa kuat Asam/basa lemah Garam Gambar 3.1. Peta konsep reaksi kimia Setelah mempelajari bab konsep reaksi kimia ini, saudara diharapkan dapat menjelaskan tentang konsep reaksi kimia antara asam dan basa serta dapat menjelaskan reaksi redoks (reduksi oksidasi) dalam aplikasi di kehidupan sehari-hari. A. ASAM DAN BASA 1. Sejarah Asam, Basa, dan Garam Asam merupakan salah satu jenis senyawa kimia penyusun dari beberapa buah-buahan, berbagai bahan makanan dan minuman, air hujan, serta di dalam tubuh makhluk hidup. Buah-buahan yang berasa asam menandakan adanya senyawa asam, seperti jeruk, nanas, tomat, anggur, kiwi, belimbing, markisa, manggis, stroberi, apel, mangga, pir, mengkudu, dan lain-lain. Sedangkan bahan makanan dan minuman yang mengandung senyawa asam contohnya umbi gadung, yogurt, cuka, tape, dll. 98

110 Sementara itu, di dalam tubuh makhluk hidup, senyawa asam dapat ditemukan dalam cairan lambung atau sistem pencernaan manusia dan hewan. Sama halnya dengan zat asam, zat basa juga dapat dengan mudah kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Sifat licin dan rasanya yang pahit merupakan cara mudah untuk mengenali zat basa. Beberapa contoh zat basa yang sering digunakan adalah Natrium hidroksida/soda api/soda ash dan kalium hidroksida, sebagai bahan baku pembersih dalam rumah tangga, misalnya sabun mandi, sabun cuci, detergen, pemutih dan pembersih lantai. Magnesium hidroksida dan aluminium hidroksida, terkandung dalam obat nyeri lambung (antasid). Amoniak, untuk pelarut desinfektan (pencegah terjadinya infeksi) dan bahan baku pupuk urea. Sama seperti asam, basa juga dibedakan menjadi basa kuat dan basa lemah. Kekuatan suatu basa dapat ditentukan dari kemampuannya melepaskan ion hidroksida yang bermuatan negatif (ion OH - ) ketika dilarutkan dalam air. Semakin banyak ion OH - yang dilepaskan, semakin kuat sifat basanya. Semua rumus kimia basa umumnya mengandung gugus OH -. Sumber: Gambar 3.2. Bahan makanan yang mengandung asam 99

111 Sumber: Gambar 3.3. Produk bersifat basa dalam kehidupan sehari-hari Salah satu cara memperoleh senyawa garam adalah dengan cara mereaksikan zat asam dengan zat basa. Reaksi ini dikenal dengan reaksi penggaraman atau disebut juga reaksi netralisasi. Dalam kehidupan sehari-hari garam yang sering digunakan antara lain: garam dapur (NaCl), garam inggris (MgSO 4 ) sebagai obat pencahar, soda kue (NaHCO 3 ) sebagai pengembang roti, monosodium glutamat (MSG) sebagai penyedap rasa. w Sumber: Gambar 3.4. Garam Sifat garam tergantung pada asam dan basa pembentuknya. Garam yang berasal dari reaksi antara asam dan basa dapat bersifat asam, basa atau netral. Garam yang bersifat asam, memiliki ph < 7, berasal dari reaksi antara asam kuat dan basa 100

112 lemah. Contoh: NH 4 Cl (amonium klorida/salmoniak), dan NH 4 NO 3 (amonium nitrat). Garam yang bersifat basa, memiliki ph > 7, berasal dari reaksi antara asam lemah dan basa kuat. Contoh: KNO 2 (kalium nitrit), NaHCO 3 (natrium bikarbonat/soda kue), NaCH 3 COO (natrium asetat), KCN (kalium sianida / potas), dan KF (kalium fosfat). Garam yang bersifat netral, memiliki ph= 7, berasal dari asam kuat dan basa kuat. Contoh: NaCl (natrium klorida), KI (kalium iodida), dan KNO3 (kalium nitrat). Reaksi penggaraman (netralisasi) sangat berguna bagi kehidupan manusia. Dalam kehidupan sehari-hari banyak dijumpai pemanfaatan reaksi netralisasi, misalnya: untuk mengurangi rasa sakit dan iritasi akibat sengatan lebah yang mengandung asam digunakan soda kue (natrium bikarbonat). Nyeri lambung akibat kadar asam klorida dalam lambung yang berlebihan dinetralisir dengan obat yang mengandung basa magnesium hidroksida atau aluminium hidroksida. Limbah cair hasil industri yang dibuang ke sungai mengandung zat asam yang dapat menyebabkan kematian ikan oleh karenanya ditambahkan aluminium hidroksida untuk menetralkannya. Mulut kita mengandung zat asam sisa makanan dan minuman yang dapat merusak gigi dan menimbulkan bau mulut, untuk menetralisirnya kita menggunakan pasta gigi yang mengandung zat basa. Tanah yang terlalu asam akibat hujan asam dan tanah gambut, dapat menyebabkan tanaman tidak dapat tumbuh dengan baik. Untuk mengatasinya tanah diberi senyawa yang bersifat basa, misalnya kalsium oksida, kalsium hidroksida atau kalsium karbonat sebelum ditanami. Menurut sejarah penemuannya, senyawa asam mempunyai beberapa definisi: Berikut merupakan beberapa teori asam menurut para ilmuwan: a. Svante Arrhenius (1887) Svante Arrhenius (1887) menggemukakan bahwa asam adalah suatu zat yang jika dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion hidronium (H + ). Asam umumnya merupakan senyawa kovalen dan akan menjadi bersifat asam jika sudah larut dalam air. Sebagai contoh gas hidrogen klorida bukan merupakan asam, tetapi jika sudah dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion H +. Jadi, pembawa sifat asam adalah ion H + (ion hidrogen), sehingga rumus kimia asam selalu mengandung atom hidrogen. 101

113 b. Bronsted dan Lowry (1923) Penjelasan tentang asam basa Arrhenius tidak memuaskan untuk menjelaskan tentang sifat asam basa pada larutan yang bebas air atau tidak mengandung air. Sebagai contoh, asam asetat akan bersifat asam jika dilarutkan dalam air, tetapi ternyata sifat asam tersebut tidak tampak pada saat asam asetat dilarutkan dalam benzena. Demikian juga dengan larutan amonia (NH 3 ) dalam natrium amida (NaNH 2 ) yang menunjukan sifat basa meskipun tidak mengandung ion OH. Berdasarkan kenyataan tersebut, Johannes Bronsted dan Thomas Lowry secara terpisah mengusulkan bahwa yang berperan dalam memberikan sifat asam dan basa suatu larutan adalah ion H + atau proton (ingat bahwa hidrogen hanya mempunyai sebuah elektron dan sebuah proton, jika elektronnya dilepaskan menjadi ion +1, yang tertinggal hanya proton saja). Menurut teori asam basa Bronsted Lowry, asam adalah donor proton sedangkan basa adalah akseptor proton. Nantinya akan dikenal pasangan asam basa konjugasi. Berikut penjelasan selengkapnya. Jadi, asam adalah spesi (ion atau molekul) yang berperan sebagai donor proton (pemberi proton atau H + ) kepada suatu spesi yang lain. Basa adalah spesi (molekul atau ion) yang bertindak menjadi akseptor proton (penerima proton atau H + ). Atau bisa juga dikatakan bahwa menurut teori asam basa Bronsted Lowry, jika suatu asam memberi proton (H + ), maka sisa asam tersebut mempunyai kemampuan menerima proton atau bertindak sebagai basa. Sisa asam tersebut dinamakan basa konjugasi dari asam semula. Demikian pula, jika suatu basa menerima proton (H + ), maka basa yang terbentuk mempunyai kemampuan untuk melepas proton tersebut atau bertindak sebagai asam konjugasi dari basa semula. Secara umum pasangan asam basa konjugasi ini bisa digambarkan sebagai berikut: Pasangan asam basa konjugasi Pasangan asam basa konjugasi Bisa disimpulkan menurut teori asam basa Bronsted Lowry: Asam adalah pemberi/donor proton (H + ) Basa adalah penerima/akseptor proton (H + ) 102

114 Contoh 1 NH 3 (aq) + H 2 O(l) NH + 4 (aq) + OH (aq) Basa Asam Asam Basa Untuk reaksi ke kanan: H 2 O merupakan asam karena memberikan ion H + (donor proton) kepada molekul NH 3 untuk berubah menjadi NH + 4. NH 3 adalah basa karena menerima H + (akseptor proton) dari molekul H 2 O. Untuk reaksi ke kiri: Ion NH + 4 adalah asam karena memberikan ion H + (donor proton) kepada ion OH dan berubah menjadi molekul NH 3. Sedangkan ion OH adalah basa karena menerima ion H + (akseptor H + ) untuk berubah menjadi molekul H 2 O. H 2 O dan ion OH adalah pasangan asam basa konjugasi, di mana ion OH merupakan basa dari H 2 O dan sebaliknya H 2 O adalah asam konjugasi dari ion OH. NH 3 dan NH + 4 juga merupakan pasangan asam basa konjugasi, dimana NH 3 adalah basa konjugasi dari NH + 4 dan sebaliknya NH + 4 adalah asam konjugasi dari NH 3. Contoh 2: HCl(g) + H 2 O(l) H 3 O + (aq) + Cl (aq) Asam 1 Basa 2 Asam 2 Basa 1 HCl dan Cl serta H 2 O dan OH merupakan pasangan asam basa konjugasi. HCl adalah asam konjugasi dari ion Cl dan sebaliknya Cl merupakan basa konjugasi dari HCl. Sifat basa dari larutan Na 3 PO 4 dalam air juga dapat dijelaskan dengan teori asam basa Bronsted Lowry. Dalam larutan tersebut, yang menyebabkan sifat basa adalah ion PO 3-4. H 2 O(l) + PO 3-4 (aq) HPO 2-4 (aq) + OH (aq) Asam 1 Basa 2 Asam 2 Basa 1 c. Lewis (1932) Konsep asam basa menurut Bronsted Lowry mempunyai keterbatasan, terutama di dalam menjelaskan reaksi reaksi yang melibatkan senyawa tanpa 103

115 proton (H + ), misalnya reaksi antara senyawa NH 3 dan BF 3, serta beberapa reaksi yang melibatkan senyawa kompleks. Pada tahun 1932, ahli kimia Gilbert N. Lewis mengajukan konsep baru mengenai asam basa, sehingga dikenal adanya asam Lewis dan basa Lewis. Menurut teori asam basa Lewis tersebut, yang dimaksud dengan asam Lewis adalah suatu senyawa yang mampu menerima pasangan elektron dari senyawa lain, atau akseptor pasangan elektron, sedangkan basa Lewis adalah senyawa yang dapat memberikan pasangan elektron kepada senyawa lain atau donor pasangan elektron. Teori asam basa Lewis ini lebih memperluas konsep asam basa yang telah dikembangkan oleh Brosted Lowry. Dalam dunia kedokteran dan farmasi dikenal adanya senyawa basa Lewis yang digunakan sebagai obat keracunan logam berat, misalnya merkuri, timbal, kadmium, dan sejenisnya. Obat tersebut dikelompokan sebagai British Anti Lewis Acid (BAL). Kandungan obat tersebut antara lain oksalat dan etilendiamintetraasetat (EDTA). Peranan BAL dalam obat tersebut adalah mengikat logam berat agar mengganggu kerja enzim. Hg 2+ (aq) + 2C 2 O 2-4 (aq) [Hg(C 2 O 4 ) 2 ] 2- (aq) Asam Basa Cd 2+ (aq) + 2(EDTA 4- )(aq) [Cd(EDTA) 2 ] 6- (aq) Asam Basa Contoh teori asam basa Lewis H NH 3 NH 4 Gambar 3.5. Teori asam lewis BF3 + NH3 NH3BF3 104

116 Gambar 3.6. Teori asam basa lewis Pada gambar di atas, ditunjukan bahwa ion H + merupakan asam Lewis karena mampu menerima pasangan elektron, sedangkan NH 3 merupakan basa Lewis. Pada reaksi antara BF 3 dengan NH 3, yang merupakan asam Lewis adalah BF 3 karena mampu menerima sepasang elektron, sedangkan NH 3 merupakan basa Lewis. Konsep asam basa yang dikembangkan oleh Lewis didasarkan pada ikatan kovalen koordinasi. Masih ingat kan ya? Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan kimia yang terbentuk dari pemakaian elektron bersama yang digunakan elektron tersebut berasal dari salah satu atom atau molekul yang berikatan. Atom atau spesi yang yang memberikan pasangan elektron di dalam membentuk ikatan kovalen koordinasi akan bertindak sebagai basa, sedangkan atom, molekul atau spesi yang menerima pasangan elektron disebut sebagai asam. Dengan konsep ini dapat dijelaskan terjadinya reaksi asam basa yang terjadi pada ion logam dengan suatu molekul atau ion. Ag + (aq) + 2NH 3 (aq) Ag(NH 3 ) + (aq) Asam Basa Cd 2+ (aq) + 4I (aq) CdI 4 (aq) Asam Basa Ni(s) + 4CO(g) Ni(CO) 4 (g) Asam Basa SOAL LATIHAN Pencemaran udara oleh gas-gas oksida asam dapat menimbulkan hujan asam. Air murni adalah pelarut universal yang memiliki ph= 7, tetapi air hujan dapat bersifat asam karena adanya karbon dioksida yang terlarut. Pada berbagai daerah yang 105

117 mengalami pencemaran udara, air hujannya ada yang bersifat asam karena larutnya gas buang pencemar udara hasil aktifitas manusia, misalnya gas belerang dioksida dan nitrogen monoksida. Di atmosfer, gas belerang dioksida dan nitrogen monoksida teroksidasi oleh oksigen di udara, dan bila datang hujan gas tersebut bereaksi dengan air yang masing-masing membentuk asam sulfat dan asam nitrat. Terbentuknya asam ini mengakibatkan penurunan ph air hujan sampai 4,7 bahkan pernah terjadi sampai 1,7. (a) Tuliskan formula Lewis dari gas sulfur dioksida dan nitrogen monoksida. (b) Mengapa bila karbon dioksidasi larut dalam air, memberikan ph larutan yang bersifat asam. Tuliskan reaksinya. (c) Berdasarkan keterangan di atas, tuliskan reaksi-reaksi kiia yang menyebabkan terjadinya hujan asam. (d) Sebanyak 1 ml air hujan dengan ph 4,7 diencerkan dengan air murni sampai tepat 1 L, berapa ph larutan encer ini? (e) Sebanyak 1 ml air hujan dengan ph 1,7 diencerkan dengan air murni sampai tepat 1 L, berapa ph larutan encer ini? (f) Berapa banyak NaOH 0,1000 M dapat menetralkan 100 ml air hujan yang memiliki ph 4,7? (g) Berapa banyak NH 3 (aq) 0,1000 M dapat menetralkan 100 ml air hujan yang memiliki ph 1,7. Diketahui K b NH 3 (aq)= 2,0 x Asam Asam merupakan salah satu penyusun dari berbagai bahan makanan dan minuman, misalnya cuka, keju, dan buah-buahan. Svante Arrhenius (1887) menggemukakan bahwa asam adalah suatu zat yang jika dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion hidronium (H+). Asam umumnya merupakan senyawa kovalen dan akan menjadi bersifat asam jika sudah larut dalam air. Sebagai contoh gas hidrogen klorida bukan merupakan asam, tetapi jika sudah dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion H+. Jadi, pembawa sifat asam adalah ion H+ (ion hidrogen), sehingga rumus kimia asam selalu mengandung atom hidrogen. Berdasarkan asalnya, asam dikelompokkan dalam 2 golongan, yaitu asam organik dan asam anorganik. Asam organik umumnya bersifat asam lemah, korosif, dan banyak terdapat di alam. Asam anorganik umumnya bersifat asam kuat dan korosif. Karena sifat-sifatnya itulah, maka asam-asam anorganik banyak digunakan di berbagai kebutuhan manusia. 106

118 Sumber: Gambar 3.7. Asam anorganik dan asam organik Sifat Asam: Rasanya masam Korosif (melarutkan logam) ph kurang dari 7 memerahkan kertas lakmus biru Contoh Asam: Asam Non-Oksi Asam Klorida : HCl ---> H + + Cl - Asam Bromida : HBr ---> H + + Br - Asam Sianida : HCN ---> H + + CN - Asam Sulfida : H2S ---> 2 H + + S 2- Asam Oksi Asam Nitrat : HNO3 ---> H + + NO 3- Asam Sulfat : H2SO4 ---> 2 H + + SO4 2- Asam Karbonat : H2CO3 ---> 2 H + CO3 2- Asam Phospat : H3PO4 ---> 3 H + + PO4 3- Asam Organik Asam Asetat : CH3COOH ---> H + + CH3COO - Asam Format : HCOOH ---> H + + HCOO - Asam Oksalat : H2C2O4 ---> H + + C2O

119 Asam Biner ( terdiri dari dua jenis unsur) Asam Fluorida : HF(aq) H + (aq) + F (aq) Asam klorida : HCl(aq) H + (aq) + Cl (aq) Asam sulfida : H 2 S(aq) H + (aq) + S 2- (aq) Oksida Asam Karbon dioksida : CO 2 (g) + H 2 O(l) H 2 CO 3 (aq) Belerang trioksida: SO 3 (g) + H 2 O(l) H 2 SO 4 (aq) Dinitrogen pentaoksida: N 2 O 5 (g) + H 2 O(l) 2HNO 3 (aq) Tata Nama dalam Asam Pada prinsipnya: Hidrogen (H+) + Anion= asam; dengan nama "Asam + nama anion" keterangan: banyaknya Hidrogen (H+) dalam satu molekul= muatan anion pasangannya Contoh: 2-2 H+ + SO 4 ---> H 2 SO 4 ; dengan nama Asam Sulfat dalam contoh di atas dibutuhkan 2 ion hidrogen (H+) karena muatan SO 2-4 = -2 jadi agar total muatannya= 0, maka ion hidrogen yang muatannya= +1 dikalikan 2. Berikut contoh senyawa asam kuat dan asam lemah lainnya: Tabel 3.1. Senyawa Asam Lemah dan Asam Kuat Asam Kuat Asam Lemah Rumus Kimia Nama Rumus Nama Kimia HCl Asam Klorida HF Asam Fluorida HBr Asam Bromida HCN Asam Sianida HI Asam Iodida CH 3 COOH Asam Asetat HNO 3 Asam Nitrat H 2 S Asam Sulfida H 2 SO 4 Asam Sulfat H 2 CO 3 Asam Karbonat HClO 3 Asam Klorat H 2 SO 3 Asam Sulfit HClO 4 Asam Perklorat H 3 PO 4 Asam Phospat 3. Basa Dalam keadaan murni, basa umumnya berupa kristal padat dan bersifat kaustik. Beberapa produk rumah tangga seperti deodoran, obat maag (antacid) dan sabun serta deterjen mengandung basa. Basa adalah suatu senyawa yang jika 108

120 dilarutkan dalam air (larutan) dapat melepaskan ion hidroksida (OH - ). Oleh karena itu, semua rumus kimia basa umumnya mengandung gugus OH. Tidak semua senyawa yang mengandung gugus OH merupakan suatu basa. Contohnya CH 3 COOH dan C 6 H 5 COOH justru merupakan asam. Sementara itu, CH 3 OH tidak menunjukan sifat asam atau basa di dalam air (ini termasuk oksida indiferen). Sifat: rasanya pahit licin seperti sabun merusak kulit (kaustik) merubah kertas lakmus merah menjadi biru ph lebih dari 7 Beberapa jenis senyawa basa, diantaranya: a. Senyawa yang mengandung ion hidroksida Contoh: Natrium hidroksida: NaOH(aq) Na + (aq) + OH (aq) Kalsium hidroksida: Ca(OH) 2 (aq) Ca 2+ (aq) + 2OH (aq) Aluminium hidroksida: Al(OH) 3 (aq) Al 3+ (aq) + 3OH (aq) b. Oksida basa Contoh: Natrium oksida: Na 2 O(s) + H 2 O(l) 2NaOH(aq) Kalsium oksida: CaO(s) + H 2 O(l) Ca(OH) 2 (aq) Aluminium oksida: Al 2 O 3 (s) + H 2 O(l) 2Al(OH) 3 (aq) c. Senyawa yang bereaksi dengan air melepaskan ion hidroksida Contoh: Amonia: NH 3 (aq) + H 2 O(l) NH + 4 (aq) + OH (aq) Metil amina: CH 3 NH 2 (aq) + H 2 O(l) CH 3 NH + 3 (aq) + OH (aq) Fenil amina: C 6 H 5 NH 2 (aq) + H 2 O(l) C 6 H 5 NH + 3 (aq) + OH (aq) Tata Nama dalam Basa Pada prinsipnya: kation + Hidroksida (OH) = basa; dengan nama "nama kation + hidroksida". Keterangan: banyaknya Hidroksida (OH - ) dalam satu molekul = muatan anion pasangannya 109

121 Contoh: Al OH - ---> Al(OH) 3 ; dengan nama Alumunium Hidroksida karena muatan Al = +3 maka OH - yang dibutuhkan untuk menjadikan muatan totalnya = 0 adalah -3, nilai -3 diperoleh dari OH - sebanyak 3 buah, karena muatan OH - = -1 maka agar menjadi -3 perlu dikalikan 3. Berikut contoh senyawa basa kuat dan basa lemah lainnya: Tabel 3.2. Senyawa Basa Lemah dan Basa Kuat Basa Kuat Basa Lemah Rumus Kimia Nama Rumus Nama Kimia NaOH Natrium Hidroksida NH 3 Gas Amoniak KOH Kalium Hidroksida NH 4 OH Amonium Hidroksida Mg(OH) 2 Magnesium Hidroksida Al(OH) 3 Alumunium Hidroksida Ca(OH) 2 Kalsium Hidroksida Fe(OH) 2 Besi (II) Hidroksida Ba(OH) 2 Barium Hidroksida 4. Garam Orang mengalami sakit perut disebabkan asam lambung yang meningkat. Untuk menetralkan asam lambung (HCl) digunakan antacid. Antacid mengandung basa yang dapat menetralkan kelebihan asam lambung (HCl). Umumnya zat-zat dengan sifat yang berlawanan, seperti asam dan basa cenderung bereaksi membentuk zat baru. Bila larutan asam direaksikan dengan larutan basa, maka ion H + dari asam akan bereaksi dengan ion OH - dari basa membentuk molekul air. H + (aq) + OH - (aq) > (l) Asam Basa Air Air bersifat netral, maka reaksi asam dengan basa disebut reaksi penetralan. Ion-ion ini akan bergabung membentuk senyawa ion yang disebut garam. Bila garam yang terbentuk ini mudah larut dalam air, maka ion-ionnya akan tetap ada di dalam larutan. Tetapi jika garam itu sukar larut dalam air, maka ion-ionnya akan bergabung membentuk suatu endapan. Jadi, reaksi asam dengan basa disebut juga reaksi penggaraman karena membentuk senyawa garam. Mari kita simak contoh reaksi pembentukan garam berikut! Asam + Basa > Garam + Air Asam klorida + Natrium hidroksida > Natrium klorida + air HCl (aq) + Na OH (aq) > Na Cl (aq) + (l) 110

122 Asam Basa Garam Air Walaupun reaksi asam dengan basa disebut reaksi penetralan, tetapi hasil reaksi (garam) tidak selalu bersifat netral. Sifat asam basa dari larutan garam bergantung pada kekuatan asam dan basa penyusunnya. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat bersifat netral, disebut garam normal, contohnya NaCl dan KNO 3. Garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah bersifat asam dan disebut garam asam, contohnya adalah NH 4 Cl. Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat bersifat basa dan disebut garam basa, contohnya adalah CH 3 COONa. 5. Asam/Basa Lemah dan Kuat Kekuatan asam atau basa ditentukan oleh kemampuan senyawa tersebut untuk menghasilkan ion H + (untuk asam) atau OH - (untuk basa). semakin banyak ion H + dan OH - yang dihasilkan maka kekuatan asam atau basanya semakin kuat. a. Asam Kuat Asam kuat merupakan elektrolit kuat, di dalam air akan terionisasi sempurna menjadi ion-ion penyusunnya. Asam kuat mempunyai derajad dissosiasi = 1. derajad dissosiasi dirumuskan sebagai: Besar derajad dissosiasi = 1 menunjukkan semua zat yang direaksikan terurai menjadi ion-ionnya. HnA ---> n H + + An - Keterangan: n = jumlah ion H dalam molekul = muatan anionnya b. Asam Lemah Tidak seperti asam kuat, asam lemah digolongkan dalam elektrolit lemah. Hal ini karena tidak semua zat yang bereaksi terurai menjadi ion-ionnya namun hanya sebagian kecil saja. untuk menunjukkan besarnya zat yang terurai menggunakan derajad dissosiasi. Jika kalian perhatikan reaksi umum dalam asam lemah sama saja dengan reaksi asam kuat. Bedanya hanya pada reaksi dalam asam lemah berlangsung 2 arah, yaitu: Arah pertama = reaksi dari kiri ke kanan, terjadi peruraian zat asam menjadi ion-ionnya Arah kedua = reaksi dari kanan ke kiri, terjadi penggabungan ion-ion menjadi zat penyusunnya 111

123 Kedua reaksi di atas terjadi terjadi bersamaan hingga konsentrasi zat asam dan hasil peruraiannya tidak berubah lagi, yang sering dikenal dengan titik setimbang/eqivalen. Saat terjadinya titik eqivalen inilah besarnya derajad dissosiasi dapat dicari dan sebalikknya jika besarnya derajad dissosiasi diketahui maka jumlah ion H + yang terbentuk dapat diketahui. Pada reaksi di atas dapat diketahui besarnya H + yang terurai dipengaruhi oleh konsentrasi asam (X), banyaknya ion H + dalam satu senyawa dan derajad dissosiasi. c. Tetapan Dissosiasi Asam (Ka) Setelah kita mengenal istilah derajad dissosiasi selanjutnya kita bahas mengenai tetapan dissosiasi atau sering disebut sebagai Ka. Harga Ka diperoleh dari: HnA ---> n H + + An - Contoh Asam Kuat dan Lemah Asam kuat: HCl, H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4, HClO 4 dll. Asam lemah: CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH, HCN, HCOOH, H 2 C 2 O 4, H 2 S, H 2 CO 3, HF dll. d. Basa kuat Seperti halnya asam kuat, basa kuat merupakan elektrolit kuat, di dalam air akan terionisasi sempurna menjadi ion-ion penyusunnya. sehingga besarnya derajad dissosiasi = 1 (semua zat yang direaksikan terurai menjadi ion-ion penyusunnya). e. Basa Lemah Basa lemah merupakan elektrolit lemah sehingga hanya terurai sebagian dan besarnya derajad dissosiasi di antara 0 sampai dengan 1. Contoh Basa Kuat dan Lemah Basa Kuat: KOH, NaOH, Ca(OH) 2 dll Basa Lemah: NH 3 atau NH 4 OH, Fe(OH) 2, Fe(OH) 3, Al(OH) 2 dan lain-lain. f. Indikator Asam Basa Nilai ph suatu larutan dapat diketahui dengan menggunakan ph meter atau indikator asam basa. ph meter merupakan suatu rangkaian elektronik yang dilengkapi dengan elektrode kaca. Jika elektrode kaca ini di masukkan ke dalam larutan, akan timbul beda potensial yang diakibatkan oleh adanya ion H + dalam larutan. Besarnya beda potensial ini ditunjukkan dengan angka yang 112

124 menyatakan ph larutan tersebut. Alat ini mengukur berdasarkan perbedaan relatif konsentrasi ion H +. Oleh karena itu, setiap kali melakukan pengukuran ph meter harus dikalibrasi menggunakan larutan yang sudah diketahui ph-nya dengan pasti. Untuk menggunakan alat ini cukup dengan mencelupkan elektrodenya ke dalam larutan yang diukur dan secara otomatis jarum penunjuk atau angka digital akan menunjuk pada nilai ph larutan yang diukur. Indikator asam basa adalah suatu zat yang mempunyai warna tertentu pada ph tertentu. Sebagai contoh, bromtimol biru (BTB) akan berwarna kuning dalam lingkungan asam, berwarna biru dalam basa, dan berwarna hijau pada suasana netral. Ditinjau dari senyawanya, indikator asam basa merupakan zat warna yang dianggap sebagai asam lemah (HIn) dalam larutan dan terionisasi menghasilkan ion H +. Warna Hin berbeda dengan warna In. Pada ph = pk a atau [H + ] = K a indikator, maka [In ] sama dengan [HIn] sehingga yang tampak adalah warna campuran antara warna HIn dan warna In. Pada ph lebih rendah dari nilai K a, warna yang tampak adalah warna HIn, dan jika ph lebih besar dari K a, warna yang tampak adalah warna In. Perubahan warna akan berkisar antara ph = pk a ±1. Kisaran angka ini disebut dengan trayek range ph indikator. Contoh: Indikator metil jingga mempunyai traayek ph: 3,1 4,4 dengan perubahan warna dari merah ke kuning. Oleh karena itu, indikator metil jingga tersebut akan berwarna merah jika diteteskan pada larutan yang mempunyai ph < 3,1 dan akan memberikan warna kuning jika diteteskan pada larutan yang mempunyai ph > 4,4. Pada ph antara 3,1 4,4 warna metil jingga adalah campuran antara merah dan kuning, yaitu jingga. 1) Identifikasi dengan Kertas Lakmus Warna kertas lakmus dalam larutan asam, larutan basa dan larutan bersifat netral berbeda. Ada dua macam kertas lakmus, yaitu lakmus merah dan lakmus biru. Sifat dari masing-masing kertas lakmus tersebut adalah sebagai berikut. Lakmus merah dalam larutan asam berwarna merah dan dalam larutan basa berwarna biru. Lakmus biru dalam larutan asam berwarna merah dan dalam larutan basa berwarna biru. Lakmus merah maupun biru dalam larutan netral tidak berubah warna. 113

125 Sumber: Gambar 3.8. Kertas lakmus Sumber: Gambar 3.9. Identifikasi kertas lakmus 2) Identifikasi Larutan Asam dan Basa Menggunakan Indikator Alami Cara lain untuk mengidentifikasi sifat asam atau basa suatu zat dapat menggunakan indikator alami. Berbagai bunga yang berwarna atau tumbuhan, seperti daun, mahkota bunga, kunyit, kulit manggis, dan kubis ungu dapat digunakan sebagai indikator asam basa. Ekstrak atau sari dari bahan-bahan ini dapat menunjukkan warna yang berbeda dalam larutan asam basa. Sebagai contoh, ambillah kulit manggis, tumbuklah sampai halus dan campur dengan sedikit air. Warna kulit manggis adalah ungu (dalam keadaan netral). Jika ekstrak kulit manggis dibagi dua dan masing-masing diteteskan larutan asam dan basa, maka dalam larutan asam terjadi perubahan warna dari ungu menjadi cokelat kemerahan. Larutan basa yang diteteskan akan mengubah warna dari ungu menjadi biru kehitaman. 114

126 Sumber: Gambar Sumber indikator alami Senyawa alam banyak yang digunakan sebagai indikator asam basa alami. Beberapa tumbuhan yang bisa dijadikan sebagai bahan pembuatan indikator asam basa alami antara lain adalah kubis ungu, sirih, kunyit, dan bunga yang mempunyai warna (anggrek, kamboja jepang, bunga sepatu, asoka, bunga kertas). Cara membuat indikator asam basa alami adalah: Menumbuk bagian bunga yang berwarna pada mortar, Menambahkan sedikit akuades pada hasil tumbukan sehingga didapatkan ekstrak cair, Ekstrak diambil dengan pipet tetes dan dan diteteskan dalam keramik, Menguji dengan meneteskan larutan asam dan basa pada ekstrak, sehingga ekstrak dapat berubah warna. Tabel 3.3. Hasil Pengamatan Beberapa Indikator Asam Basa Alami Warna Nama Bunga Warna Air Bunga Warna Air Bunga Keadaan Asam Warna Air Bunga Keadaan Basa Merah Kembang Ungu muda Merah Hijau tua sepatu Kuning Terompet Kuning Emas muda Emas tua keemasan Ungu Anggrek Ungu tua Pink tua Hijau kemerahan Merah Asoka Coklat muda Oranye muda Coklat Kuning Kunyit Oranye Oranye cerah Coklat kehitaman Ungu Bougenville Pink tua Pink muda Coklat teh Pink Euphorbia Pink Pink muda Hijau lumut Keputihan Merah Kamboja Coklat tua Coklat oranye Coklat kehitaman 115

127 3) Identifikasi Larutan Asam dan Basa Menggunakan Indikator Universal Indikator universal merupakan campuran dari bermacammacam indikator yang dapat menunjukkan ph suatu larutan dari perubahan warnanya. Indikator universal ada dua macam yaitu indikator yang berupa kertas dan larutan. a) Indikator Kertas (Indikator Stick) Indikator kertas berupa kertas serap dan tiap kotak kemasan indikator jenis ini dilengkapi dengan peta warna. Penggunaannya sangat sederhana, sehelai indikator dicelupkan ke dalam larutan yang akan diukur ph-nya. Kemudian dibandingkan dengan peta warna yang tersedia. Sumber: Gambar Indikator ph kertas Sumber: Gambar Skala ph berdasarkan warna 116

128 b) Larutan Indikator Sumber: Gambar Warna larutan indikator ph Salah satu contoh indikator universal jenis larutan adalah larutan metil jingga (Metil Orange = MO). Pada ph kurang dari 6 larutan ini berwarna jingga, sedangkan pada ph lebih dari 7 warnanya menjadi kuning. Contoh indikator cair lainnya adalah indikator fenolftalin (Phenolphtalein = pp). ph di bawah 8, fenolftalin tidak berwarna, dan akan berwarna merah anggur apabila ph larutan di atas 10. Sumber: Gambar Indikator PP berwarna pink saat basa dan tak berwarna saat asam 117

129 a) ph Meter Sumber: Gambar Ph meter Pengujian sifat larutan asam basa dapat juga menggunakan ph meter. Penggunaan alat ini dengan cara dicelupkan pada larutan yang akan diuji, pada ph meter akan muncul angka skala yang menunjukkan ph larutan. 118

130 Indikator Rentang ph Kuantitas penggunaan per 10 ml Asam Basa Timol biru 1,2-2,8 1-2 tetes 0,1% larutan merah kuning Pentametoksi merah 1,2-2,3 Tabel Tabel Daftar Indikator Indikator Asam Asam Basa Basa 1 tetes 0,1% dlm larutan 0% alkohol merah-ungu tak berwarna Tropeolin OO 1,3-3,2 1 tetes 1% larutan merah kuning 2,4-Dinitrofenol 2,4-4,0 1-2 tetes 0,1% larutan dlm 50% alkohol tak berwarna kuning Metil kuning 2,9-4,0 1 tetes 0,1% larutan dlm 90% alkohol merah kuning Metil oranye 3,1-4,4 1 tetes 0,1% larutan merah oranye Bromfenol biru 3,0-4,6 1 tetes 0,1% larutan kuning biru-ungu Tetrabromfenol biru 3,0-4,6 1 tetes 0,1% larutan kuning biru Alizarin natrium sulfonat 3,7-5,2 1 tetes 0,1% larutan kuning ungu α-naftil merah 3,7-5,0 1 tetes 0,1% larutan dlm 70% alkohol merah kuning p-etoksikrisoidin 3,5-5,5 1 tetes 0,1% larutan merah kuning Bromkresol hijau 4,0-5,6 1 tetes 0,1% larutan kuning biru Metil merah 4,4-6,2 1 tetes 0,1% larutan merah kuning Bromkresol ungu 5,2-6,8 1 tetes 0,1% larutan kuning ungu Klorfenol merah 5,4-6,8 1 tetes 0,1% larutan kuning merah Bromfenol biru 6,2-7,6 1 tetes 0,1% larutan kuning biru p-nitrofenol 5,0-7,0 1-5 tetes 0,1% larutan tak berwarna kuning Azolitmin 5,0-8,0 5 tetes 0,5% larutan merah biru Fenol merah 6,4-8,0 1 tetes 0,1% larutan kuning merah Neutral merah 6,8-8,0 1 tetes 0,1% larutan dlm 70% alkohol merah kuning Rosolik acid 6,8-8,0 1 tetes 0,1% larutan dlm 90% alkohol kuning merah Kresol merah 7,2-8,8 1 tetes 0,1% larutan kuning merah α-naftolftalein 7,3-8,7 1-5 tetes 0,1% larutan dlm 70% merah mawar alkohol hijau Tropeolin OOO 7,6-8,9 1 tetes 0,1% larutan kuning merah mawar Timol biru 8,0-9,6 1-5 tetes 0,1% larutan kuning biru Fenolftalein (pp) 8,0-10,0 1-5 tetes 0,1% larutan dlm 70% alkohol tak berwarna merah α-naftolbenzein 9,0-11,0 1-5 tetes 0,1% larutan dlm 90% alkohol kuning biru Timolftalein 9,4-10,6 1 tetes 0,1% larutan dlm 90% alkohol tak berwarna biru Nile biru 10,1-11,1 1 tetes 0,1% larutan biru merah Alizarin kuning 10,0-12,0 1 tetes 0,1% larutan kuning lilac Salisil kuning 10,0-12,0 1-5 tetes 0,1% larutan dlm 90% alkohol kuning oranye-coklat Diazo ungu 10,1-12,0 1 tetes 0,1% larutan kuning ungu Tropeolin O 11,0-13,0 1 tetes 0,1% larutan kuning oranye-coklat Nitramin 11,0-13,0 1-2 tetes 0,1% larutan dlm 70% alkohol tak berwarna oranye-coklat Poirrier's biru 11,0-13,0 1 tetes 0,1% larutan biru ungu-pink Asam trinitrobenzoat 12,0-13,4 1 tetes 0,1% larutan tak berwarna oranye-merah (sumber: 119

131 Kekuatan Asam Basa Masih ingatkah kalian apa yang dimaksud dengan larutan elektrolit? Larutan elektrolit dapat menghantarkan listrik karena terionisasi dalam air. Berdasarkan atas kemampuannya mengion, larutan elektrolit dibedakan menjadi elektrolit kuat dan elektrolit lemah. Elektrolit kuat terionisasi sempurna dalam air (α=1), sedangkan elektrolit lemah hanya terionisasi sebagian dalam air (0<α<1). Lantas, bagaimana hal ini dikaitkan dengan kekuatan asam dan basa? Larutan asam dan basa juga merupakan larutan elektrolit. Sama halnya dengan elektrolit kuat, asam kuat akan terionisasi sempurna dalam air, sedangkan asam lemah hanya terionisasi sebagian dalam air. Sebagai contoh, HCl merupakan asam kuat karena terionisasi sempurna dalam air dengan melepas ion-ion H + dan Cl - : HCl (aq) H + (aq) + Cl - (aq) Sedangkan HF merupakan asam lemah karena dalam air hanya terionisasi sebagian menjadi ion-ion H + dan F - : HF (aq) H + (aq) + F - (aq) Larutan HCl yang merupakan asam kuat akan terionisasi sempurna dalam air, sehingga dapat dikatakan memiliki tetapan ionisasi (α) mendekati 1. Sedangkan larutan HF yang merupakan asam lemah hanya terionisasi sebagian dalam air. Hanya sedikit molekul HF dalam larutan yang terionisasi menjadi H + dan F -. Jika asam kuat seperti HCl mempunyai tetapan ionisasi (α) mendekati 1, lantas bagaimana dengan asam lemah seperti HF? Asam lemah HF memiliki tetapan kesetimbangan: Karena, K a = [H+ ][F ] [HF] α = jumlah zat mengion jumlah zat mula mula Jika jumlah zat mula mula dimisalkan M molar, maka Kα = Mα.Mα M (1 α ) Dengan menganggap (1-α) = 1, maka persamaan diatas menjadi: Kα = Mα.Mα M = M α 2 Maka, hubungan antara tetapan asam (K a ) dengan derajat ionisasi larutan (α) dapat dituliskan menjadi: 120

132 α = K a M Sama halnya dengan asam, basa kuat terionisasi sempurna dalam air dan basa lemah terionisasi hanya sebagian dalam air. Sebagai contoh, NaOH merupakan basa kuat karena terionisasi sempurna dalam air menjadi ion Na + dan OH - : NaOH (aq) Na + (aq) + OH - (aq) Sedangkan NH 4 OH merupakan basa lemah karena hanya sebagian terurai dalam air menjadi ion NH 4 + dan OH - : NH 4 OH (aq) NH4 + (aq) + OH - (aq) Sama halnya dengan asam kuat, maka basa kuat seperti NaOH juga memiliki tetapan ionisasi (α) mendekati 1. Sedangkan untuk basa lemah seperti NH 4 OH yang memiliki tetapan kesetimbangan: K b = [NH 4 + ][OH ] [NH 4 OH] Maka, hubungan antara tetapan basa (K b ) dengan α dapat dituliskan menjadi: α = K b M Tetapan Kesetimbangan Asam Basa Tingkat kekuatan suatu asam melukiskan ukuran tingkat kemudahan ion hidrogen yang dapat dilepaskan dari spesies yang bersangkutan. Ukuran yang umum untuk asam dan basa adalah perbandingannya relatif terhadap air dalam hal tetapan keseimbangan. Untuk asam, tetapan ini diidentifikasi sebagai tetapan ionisasi asam, K a. Reaksi keseimbangan asam dengan rumus HA adalah: HA (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + A - (aq) sehingga rumusan tetapan keseimbangan ionisasinya adalah K a = [H 3 O + ] [A - ] / [HA] Karena nilai tetapan melibatkan numerik dengan pangkat atau eksponen sangat kecil hingga sangat besar, maka ukuran kuantitatif kekuatan asam lebih sering dinyatakan dalam pk a (p = potent), dengan pk a = - log K a. Dengan demikian, makin kuat suatu asam makin besar nilai K a atau makin negatif nilai pk a. 121

133 (sumber: slideshare.net) Gambar Skala kesetimbangan asam basa Untuk basa, tetapan keseimbangan diidentifikasi sebagai tetapan ionisasi basa, K b. Reaksi keseimbangan basa dengan rumus umum A - dapat dituliskan: A - (aq) + H 2 O (l) HA (aq) + OH - (aq) Oleh karena itu, rumus tetapan keseimbangan ionisasinya adalah K b = [HA][OH - ] / [A - ] dan secara sama pk b = - log K b. Oleh karena itu dapat dipahami bahwa makin kuat suatu basa makin besar nilai K b atau makin kecil nilai pk b. Ada hubungan matematis antara tetapan ionisasi asam dengan tetapan ionisasi basa konyugasinya, yaitu bahwa perkalian keduanya sama dengan tetapan perkalian ion dari air, K w (= mol 2 dm -6 pada 25 o C). Jadi K w = K a x K b, dan dengan demikian pk w = pk a + K b. Oleh karena itu mudah dipahami bahwa makin kuat suatu basa berarti makin lemah asam konyugasinya, demikian sebaliknya makin kuat suatu asam makin lemah basa konyugasinya. Contoh soal 1: Suatu asam lemah HA mempunyai konsentrasi 0,200 M dan derajat disosiasinya 1,24%. Tentukan K a asam lemah tersebut! Jawab: [HA] = 0,200 M dan α HA = 1,24% = 0,0124 Reaksi disosiasi: HA H + + A [HA] reaksi = [H + ] = [A ] [H + ] = α. [HA] awal [H + ] = 0,0124 0,200 M 122

134 [H + ] = 2, M Berdasarkan perbandingan koefisien setara pada penguraian HA, maka: [A ] = [H + ] = 2, M K a HA = [H + ] [A ] [HA] K a HA = [(2, )(2, )] 0,200 K a HA = 3, Contoh soal 2: Hitung persen disosiasi larutan asam lemah HA yang 0,050 M. (K a = 1,60 x 10 5 ) Jawab: Hitung konsentrasi HA yang terdisosiasi (x) Reaksi disosiasi: HA H + + A K a HA = [H + ] [A ] [HA] 1, = (x)(x) 0,050 x 2 = 1, ,050 x 2 = 0, x = 8, M Persen disosiasi = jumlah HA yang terdisosiasi, jumlah HA awal 100% (8, M 0,050 M) 100% = 1,79% Contoh soal 3: Berapakah molaritas larutan NH 3 jika derajad ionisasinya 4%, K b = 1,8 x. 10 5? Jawab: Dimisalkan [NH 3 ] = x, maka [NH + 4 ] = [OH ] = α.x K b = [NH + 4 ][OH ][NH 3 ] 1, = (0,04x)(0,04x) x 0,0016 x 2 = 1, x 0,0016 x 2 0, x = 0 Dengan menggunakan rumus abc untuk penyelesaian persamaan kuadrat ini dapat 123

135 diselesaikan dengan memasukan nilai a, b, dan c sehingga diperoleh x yang mungkin. x ax 2 +bx+c =0 x 1,2 = -b± b 2-4ac 2a = 0,01125 M Jika larutan yang akan ditentukan konsentrasinya terdiri dari 1 kation dan 1 anion maka dapat digunakan rumus α 2. x 2 K b. x = 0, untuk substitusi dalam rumus abc dimana a = α 2, b = K b, c = 0 Contoh soal 4: Larutan asam asetat (K a = 2 x 10 5 ) mempunyai ph 3. Berapakah persen disosiasinya? Jawab: CH 3 COOH H + + CH 3 COO [H + ] = 10 ph = 10 3 = 1 x 10 3 M Secara stoikiometri [CH 3 COO ]: [H + ] = 1: 1 sehingga [CH 3 COO ] = Berikutnya adalah menentukan [CH 3 COOH] dengan menggunakan persamaan K a K a = [H + ] [CH 3 COO ] [CH 3 COOH] Dimisalkan [CH 3 COOH] = x 2 x 10 5 = ( )( ) x = 0,05 M x [H + ] Derajat disosiasi = [CH 3 COOH] = 1 x 10 3 = 0,02 0,05 Persen disosiasi = 0,02 100% = 2% g. Kurva Titrasi Seperti pembahasan sebelumnya, titrasi merupakan sebuah cara untuk mengetahui konsentrasi sebuah larutan dengan jalan mereaksikannya dengan larutan lain, yang biasanya berupa asam atau basa. Titrasi umumnya dilakukan dengan menambahkan titran yang sudah diketahui konsentrasinya melalui buret pada titrat dengan volume tertentu yang dicari konsentrasinya.pada reaksi antara asam dan basa, 124

136 titrasi sangat berguna untuk mengukur ph pada berbagai variasi titik melalui reaksi kimia. Hasilnya adalah sebuah titrasi.kurva titrasi adalah grafik sebagai fungsi ph dengan jumlah titran yang ditambahkan. Sumber: Gambar Metode titrasi Titik Ekivalen Ketika larutan yang sudah diketahui konsentrasinya direaksikan dengan larutan yang tidak diketahui konsentrasinya, maka akan dicapai titik dimana jumlah asam sama dengan jumlah basa, yang disebut dengan titik ekivalen. Titik ekivalen dari asam kuat dan basa kuat mempunyai ph 7. Untuk asam lemah dan basa lemah, titik ekivalen tidak terjadi pada ph 7. Dan untuk larutan asam basa poliprotik, akan ada beberapa titik ekivalen. 1) Cara Memprediksi Titik Ekivalen Ada dua cara yang biasa digunakan untuk memprediksi dan menentukan titik ekivalen, yaitu menggunakan ph meter dan indikator asam basa. Menggunakan ph meter Metode ini melibatkan grafik sebagai fungsi ph dan volume titran yang dipakai yang disebut dengan kurva titrasi. Contoh kurva titrasi adalah seperti pada Gambar

137 (sumber : Gambar Titik ekuivalen titrasi Menggunakan indikator Metode ini mengandalkan timbulnya perubahan warna larutan. Indikator asam basa merupakan suatu asam atau basa organik lemah yang mempunyai warna yang berbeda pada keadaan terdisosiasi maupun tidak.karena digunakan dalam konsentrasi yang rendah, indikator tidak menunjukkan perubahan yang besar pada titik ekivalen.titik dimana indikator berubah warna merupakan titik akhir titrasi.untuk titrasi, perbedaan volume antara titik akhir dengan titik ekivalen relatif kecil.seringkali kesalahan (error) pada perbedaan volume diabaikan. Seharusnya dalam kasus tersebut diberlakukan faktor koreksi. Volume yang ditambahkan untuk mencapai titik akhir dapat dihitung dengan menggunakan rumus sederhana berikut: V A N A = V B N B basa. di mana V adalah volume, N adalah normalitas, A adalah asam, dan B adalah 2) Kurva Titrasi Asam Kuat dan Basa Kuat Titik ekivalen titrasi adalah titik di mana titran ditambahkan tepat bereaksi dengan seluruh zat yang dititrasi tanpa adanya titran yang tersisa. 126

138 Dengan kata lain, pada titik ekivalen jumlah mol titran setara dengan jumlah mol titrat menuru stoikiometri. Pada gambar di bawah ini, awalnya ph naik sedikit demi sedikit. Hal ini dikarenakan skala naiknya ph bersifat logaritmik, yang berarti ph 1 mempunyai keasaman 10 kali lipat daripada ph 2. Ingat bahwa log 10 adalah 1. Dengan demikian, konsentrasi ion hidronium pada ph 1 adalah 10 kali lipat konsentrasi ion hidronium pada ph 2. Kemudian naik tajam di dekat titik ekivalen. Pada titik ini, ion hidronium yang tersisa tinggal sedikit, dan hanya membutuhkan sedikit ion hidroksida untuk menaikkan ph. (sumber : Gambar Kurva titrasi asam kuat (titrat) dengan basa kuat (titran) 3) Kurva Titrasi Asam Lemah dan Basa Kuat Kurva titrasi asam lemah dan basa kuat di atas dapat dijelaskan sebagai berikut: Asam lemah mempunyai ph yang rendah pada awalnya. ph naik lebih cepat pada awalnya, tetapi kurang cepat saat mendekati titik ekivalen. ph titik ekivalen tidak tepat 7. ph yang dihasilkan oleh titrasi asam lemah dan basa kuat lebih dari 7. Pada titrasi asam lemah dan basa kuat, ph akan berubah agak cepat pada awalnya, naik sedikit demi sedikit sampai mendekati titik ekivalen. Kenaikan sedikit demi sedikit ini adalah karena larutan buffer (penyangga) yang dihasilkan oleh penambahan basa kuat. Sifat penyangga ini mempertahankan ph sampai 127

139 basa yang ditambahkan berlebihan.dan kemudian ph naik lebih cepat saat titik ekivalen. (sumber : Gambar Kurva titrasi asam lemah dengan basa kuat 4) Kurva Titrasi Asam Kuat dan Basa Lemah Kurva titrasi asam kuat dan basa lemah di atas dapat dijelaskan sebagai berikut: Asam kuat mempunyai ph yang rendahi pada awalnya. ph naik perlahan saat permulaan, namun cepat saat mendekati titik ekivalen. ph titik ekivalen tidak tepat 7. Titik ekivalen untuk asam kuat dan basa lemah mempunyai ph kurang dari 7, dengan kurva titrasi sebagai berikut: 128

140 (sumber : Gambar Kurva titrasi asam kuat dengan basa lemah 5) Kurva Titrasi Asam Lemah dan Basa Lemah Asam lemah dan basa lemah pada gambar di atas tidak menghasilkan kurva yang tajam, bahkan seperti tidak beraturan. Dalam kurva titrasi asam lemah dan basa lemah, ada sebuah titik infleksi yang hampir serupa dengan titik ekivalen. Berikut gambar kurva titrasi asam lemah dan basa lemah. (sumber : Gambar Kurva titrasi asam lemah dengan basa lemah 129

141 h. Menghitung ph 1) Konsep ph dan poh ph atau derajat keasaman digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Yang dimaksudkan keasaman di sini adalah konsentrasi ion hidrogen dalam pelarut air. Nilai ph berkisar dari 0 hingga 14. Derajat atau tingkat keasaman larutan bergantung pada konsentrasi H + dalam larutan. Semakin besar konsentrasi ion H + makin asam larutan. Nilai ph 7 dikatakan netral karena pada air murni ion H + terlarut dan ion OH - terlarut (sebagai tanda kebasaan) berada pada jumlah yang sama, yaitu 10-7 pada kesetimbangan. Penambahan senyawa ion H + terlarut dari suatu asam akan mendesak kesetimbangan ke kiri (ion OH - akan diikat oleh H + membentuk air). Akibatnya terjadi kelebihan ion hidrogen dan meningkatkan konsentrasinya. Sorensen ( ), seorang ahli kimia dari Denmark mengusulkan konsep ph untuk menyatakan konsentrasi ion H +, yaitu sama dengan negatif logaritma konsentrasi ion H +. Secara sistematis diungkapkan dengan persamaan sebagai berikut: ph = - log [H + ] Analog dengan di atas, maka: ph = - log [OH - ] Sedangkan hubungan antara ph dan poh adalah: K w = [H + ] [OH - ] K w = - log [H + ] + - log [OH - ] Maka: pk w = ph + poh Pada temperatur kamar: pk w = ph + poh = 14 Atas dasar pengertian ini, maka: Netral : [H + ] = 1,0 x 10-7 M atau ph = 7 dan [OH - ] = 1,0 x 10-7 atau ph = 7 130

142 Asam : [H + ] > 1,0 x 10-7 M atau ph < 7 dan [OH - ] < 1,0 x 10-7 atau poh > 7 Basa : [H + ] < 1,0 x 10-7 M atau ph > 7 dan [OH - ] > 1,0 x 10-7 atau poh < 7 Dari definisi tersebut, dapat disimpulkan beberapa rumus sebagai berikut: Jika [H + ] = 1,0 x 10 -n, maka ph = n Jika [H + ] = x x 10 -n, maka ph = n log x Sebaliknya, jika ph = n, maka [H + ] = 10 -n Telah disinggung dalam pembahasan sebelumnya bahwa asam terbagi menjadi dua, yaitu asam kuat dan asam lemah. Begitu juga pada larutan basa terbagi menjadi dua, yaitu basa kuat dan basa lemah [Pembagian ini sangat membantu dalam penentuan derajat keasaman (ph)]. a) Asam Kuat Disebut asam kuat karena zat terlarut dalam larutan ini mengion seluruhnya ( = 1). Untuk menyatakan derajat keasamannya, dapat ditentukan langsung dari konsentrasi asamnya dengan melihat valensinya. Rumus: [H + ] = x. [HA] ph = - log [H + ] b) Asam Lemah Disebut asam lemah karena zat terlarut dalam larutan ini tidak mengion seluruhnya, α 1, (0 < α) Penentuan besarnya derajat keasaman tidak dapat ditentukan langsung dari konsentrasi asam lemahnya (seperti halnya asam kuat). Penghitungan derajat keasaman dilakukan dengan menghitung konsentrasi [H + ] terlebih dahulu dengan rumus: [H + ] = atau [H + ] = M x α ph = - log [H + ] Keterangan: K a = tetapan ionisasi asam lemah [HA] = konsentrasi asam lemah c) Basa Kuat Disebut basa kuat karena zat terlarut dalam larutan ini mengion seluruhnya (α = 1). Pada penentuan derajat keasaman dari larutan basa terlebih dulu dihitung nilai poh dari konsentrasi basanya. 131

143 Rumus: [OH - ] = x. [M(OH)] poh = - log [OH - ] ph = 14 - poh ph larutan basa kuat dapat ditentukan dengan alur sebagai berikut: Tentukan [OH - ] berdasarkan perbandingan koefisien Tentukan poh dengan rumus poh = -log [OH - ] Tentukan ph berdasarkan ph = 14 poh d) Basa Lemah Disebut basa lemah karena zat terlarut dalam larutan ini tidak mengion seluruhnya, α 1, (0 < α < 1). Penentuan besarnya konsentrasi OH - tidak dapat ditentukan langsung dari konsentrasi basa lemahnya (seperti halnya basa kuat), akan tetapi harus dihitung dengan menggunakan rumus: Rumus: [OH - ] = K b. [M(OH)] atau [OH - ] = M x α poh = - log [OH - ] ph = -14-pOH e) Larutan Penyangga (Buffer), Asam Basa Cara menghitung ph dan poh Larutan Penyangga Buffer Asam dan Basa, Rumus menentukan, Contoh Soal, Pembahasan, Kimia sebelumnya, pelajarilah terlebih dahulu materi tentang jenis larutan penyangga. Larutan Penyangga Asam Marilah kita tinjau larutan yang mengandung campuran asam lemah dengan basa konjugasinya, misalnya CH 3 COOH dengan CH 3 COO. Kita ketahui bahwa hampir semua ion CH 3 COO dalam larutan berasal dari garam sebab CH 3 COOH hanya sedikit sekali yang terionisasi (James E. Brady, 1990). CH 3 COOH D CH 3 COO + H + K a = [CH 3COO ][H + ] [CH 3 COOH] [H + ] = [CH 3COOH] [CH 3 COO ] -log [H + ] = - log K a log [CH 3COOH] [CH 3 COO ] Karena dalam satu larutan mengandung CH 3 COOH dan CH 3 COO -, maka rumus di atas dapat ditulis: 132

144 ph= pk a log a g dengan: K a a g = tetapan ionisasi asam lemah = jumlah mol asam lemah = jumlah mol basa konjugasi Larutan Penyangga Basa Sekarang marilah kita tinjau larutan yang mengandung basa lemah denganasam konjugasinya. Misalnya, NH 3 dan NH 4 + yang berasal dari garam (James E. Brady, 1990). NH 3 + H 2 O D NH OH K b = [NH 4 + ][OH ] [NH 3 ] [OH - ] = K b. [NH 3] [NH 4 + ] -log [OH - ] = - log K b log [NH 3] [NH 4 + ] Karena dalam satu larutan mengandung NH 3 dan NH 4 +, maka rumus diatas dapat ditulis: poh = pkb log b g dengan: K b = tetapan ionisasi basa lemah a = jumlah mol basa lemah g = jumlah mol asam konjugasi 133

145 i. Penerapan Asam Basa dalam Kehidupan Sehari-Hari 1) Mengatasi Tanah Masam Sumber: Gambar Penerapan asam basa dalam bidang pertanian Pengapuran untuk meningkatkan ph dan mengatasi keracunan Al. Untuk mengatasi kendala kemasaman dan kejenuhan Al yang tinggi dapat dilakukan pengapuran. Kemasaman dan kejenuhan Al yang tinggi dapat dinetralisir dengan pengapuran. Pemberian kapur bertujuan untuk meningkatkan ph tanah dari sangat masam atau masam ke ph agak netral atau netral, serta menurunkan kadar Al. Untuk menaikkan kadar Ca dan Mg dapat diberikan dolomit, walaupun pemberian kapur selain meningkatkan ph tanah juga dapat meningkatkan kadar Ca dan kejenuhan basa. Terdapat hubungan yang sangat nyata antara takaran kapur dengan Al dan kejenuhan Al. Dosis kapur disesuaikan dengan ph tanah, umumnya sekitar 3 t/ha, berkisar antara 1-5t/ha. Kapur yang baik adalah kapur magnesium atau dolomit yang dapat sekaligus mensuplai Ca dan Mg. Pemberian Bahan Organik. Bahan organik selain dapat meningkatkan kesuburan tanah juga mempunyai peran penting dalam memperbaiki sifat fisik tanah. Bahan organik dapat meningkatkan agregasi tanah, memperbaiki aerasi dan perkolasi, serta membuat struktur tanah menjadi lebih remah dan mudah diolah. Bahan organik tanah melalui fraksi-fraksinya mempunyai pengaruh nyata terhadap pergerakan dan pencucian hara. Asam fulvat berkorelasi positif dan nyata dengan kadar dan jumlah ion yang tercuci, sedangkan asam humat berkorelasi negatif dengan kadar dan jumlah ion yang tercuci. 134

146 Penyediaan bahan organik dapat pula diusahakan melalui pertanaman lorong (alley cropping). Selain pangkasan tanaman dapat menjadi sumber bahan organik tanah, cara ini juga dapat mengendalikan erosi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penanaman Flemingia sp. dapat meningkatkan ph tanah dan kapasitas tukar kation serta menurunkankejenuhan Al. Petani menyadari bahwa pemberian pupuk organik dapat meningkatkan kesuburan tanah. Menurut mereka, pengaruh pupuk organik dalam memperbaiki kesuburan tanah kurang spontan akan tetapi pengaruhnya lebih tahan lama. Sedangkan pupuk buatan pengaruhnya spontan akan tetapi hanya tahan beberapa minggu atau bulan. Pupuk organik yang digunakan adalah pupuk hijau, kotoran ternak, bagas, dan sebagainya. Berdasarkan pengalaman bahwa pengusahaan tanaman semusim yang sebagian besar biomasanya tidak dikembalikan, lebih cepat menguras zat makanan yang ada di tanah, mereka mulai belajar mengembalikan sisa-sisa panen ke lahan. Pemberian Pupuk Phospat. Kekahatan P merupakan salah satu kendala utama bagi kesuburan tanah masam. Tanah ini memerlukan P dengan takaran tinggi untuk memperbaiki kesuburantanah dan meningkatkan produktivitas tanaman. Untuk mengatasi kendala kekahatan P umumnya menggunakan pupuk P yang mudah larut seperti TSP, SP-36, SSP, DAP. Pupuk tersebut mudah larut dalam air sehingga sebagian besar P akan segera difiksasi oleh Al dan Fe yang terdapat di dalam tanah dan P menjadi tidak tersedia bagi tanaman. Fosfat alam dengan kandungan Ca setara CaO yang cukup tinggi (>40%) umumnya mempunyai reaktivitas tinggi sehingga sesuai digunakan pada tanah-tanah masam. Sebaliknya, fosfat alam dengan kandungan sesquioksida tinggi (Al2O3 dan Fe2O3) tinggi kurang sesuai digunakan pada tanah-tanah masam. Pengaturan sistem tanam. Pengaturan sistem tanam sebenarnya hanya bersifat untuk mencegah keasaman tanah atau mencegah kemasaman tanah yang lebih parah. Hal ini berkaitan erat dengan artikel maspary yang berjudul Mengatasi Tanah Asem- asemen Pada Padi Sawah. Pemberaan. Untuk mempertahankan kesuburan tanah, petani memberakan lahan [Bahasa Jawa: bero] atau membiarkan semak belukar tumbuh di lahan yang telah diusahakan beberapa musim. Menurut mereka, tanaman akan tumbuh lebih baik pada lahan yang sebelumnya diberakan. Bera dengan hanya mengandalkan suksesi alami memerlukan waktu lebih lama untuk mengembalikan kesuburan tanah. Tumpanggilir. pengusahaan satu jenis tanaman semusim saja selama tiga tahun 135

147 berturut-turut menyebabkan tanah menjadi kurus dan cepat panas. Menurut pengamatan petani, jenis tanaman pangan yang banyak menguras zat makanan dalam tanah [Bhs.Jawa: ngeret lemah] adalah ubikayu, ketela rambat dan kacang tanah. Tumpangsari. Beberapa petani juga melakukan tumpangsari di lahan mereka. Pada umumnya dasar keputusan petani untuk memilih sistem tumpangsari adalah karena alasan ekonomi, bukannya kesadaran untuk mempertahankan kesuburan tanah. Misalnya pendapatan petani dari hasil tumpangsari jagung dan padi ternyata lebih besar dari hasil jagung atau padi monokultur. Pencegahan erosi. Pada dasarnya petani menyadari pentingnya pencegahan erosi di lahan mereka, terutama pada lahan yang curam. Beberapa usaha yang telah dicoba adalah dengan membuat guludan sejajar kontur atau menggunakan batang pohon yang ditebang pada saat pembukaan lahan sebagai teras-teras akan tetapi karena intensitas curah hujan yang tinggi serta struktur tanah yang kurang mantap menyebabkan guludan tersebut mudah longsor. Sebagian petani ada yang membuat guludan tegak lurus arah kontur, sehingga air limpasan bisa mengalir lebih cepat. Cara ini memang bisa mengurangi kerusakan guludan dan mempercepat pematusan karena tanaman tertentu tidak menyukai tanah yang terlalu basah, tetapi pengikisan tanah (erosi) tetap terjadi. Pemberian Mikroorganisme Pengurai. Terdapatnya bahan organik yang belum terurai juga akan menyumbangkan tingkat keasaman tanah, pristiwa ini sering maspary lihat pada tanah-tanah sawah yang terlalu cepat pengerjaannya. Pemberian mikroorganisme pengurai akan mempercepat dekomposisi bahan organik dalam tanah sehingga akan membantu ketersediaan dan keseimbangan unsur hara. Selain itu perombakan bahan organik juga akan menyeimbangkan KTK tanah. 2) Mengatasi Tanah Basa Untuk mengatasi tanah-tanah basa menurut maspary bisa dilakukan dengan cara pemberian sulfur atau belerang. Pemberian belerang bisa dalam bentuk bubuk belerang atau bubuk sulfur yang mengandung belerang hampir 100%. Pemberian pupuk yang mengandung belerang kurang efektif jika digunakan untuk menurunkan ph. Beberapa pupuk yang mengandung belerang yang bisa digunakan antara lain ZA (Amonium sulfat), Magnesium sulfat, 136

148 Kalium sulfat, tembaga sulfat dan seng sulfat. Pemberian bahan organik/ pupuk organik juga bisa membantu menormalkan ph tanah. Merubah ph tanah tidaklah semudah membalikkan tangan, tidak akan selesai dalam waktu satu atau dua minggu saja akan tetapi harus dilakukan terusmenerus dari musim kemusim secara terarah baik dalam pengapuran maupun pemupukannya. 3) Bidang perikanan Untuk menetrakan air yang memiliki ph asam dibutuhkan bubuk Kalsium (Ca) ataupun bahan yang mengandung Kalsium (Ca). Banyak sekali bahan sumber kalsium yang bisa didapatkan: Dengan menambahkan aksesoris kolam berupa batuan kapur (limestone), kerang2an, cangkang siput/keong. Bubuk Kalsium Karbonat dari toko kimia. Bubuk Kalsium dari kapur yang biasa digunakan dalam agrikultur/ kapur pertanian, seperti Dolomit ataupun Kalsit sebanyak 150 gram/m3. Bubuk kalsium dari cangkang telur yag dikeringkan dan ditumbuk. Tablet kalsium di apotek, dengan nama Calc. Dengan mengganti volume air kolam. Ketika ph air menjadi ASAM akibat sisa metabolisme ikan ataupun dari sumber lainnya, maka kalsium akan bereaksi dan menaikkan ph kembali seperti semula ke posisi ph Netral. Untuk menetrakan air yang memiliki ph basa dibutuhkan bahan-bahan organik, seperti gambut (peat), peat moss, kayu-kayuan, dan daun-daunan. Yang paling mudah untuk menurunkan ph basa adalah dengan bantuan daun Ketapang (terminalia catappa) yang biasa digunakan untuk ikan Betta (cupang). Atau juga bisa beli Blackwater essence. 137

149 Sumber: Gambar Bahan untuk menetralkan ph basa B. REAKSI REDUKSI DAN REAKSI OKSIDASI Pengertian Redoks (Reaksi Reduksi/Oksidasi) Menurut Ahli Kimia Redoks reaksi Reduksi/Oksidasi adalah istilah yang menggambarkan perubahan bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom dalam reaksi kimia. Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon untuk menghasilkan karbon dioksida, atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan metana (CH 4 ), atau dapat menjadi proses yang kompleks seperti oksidasi gula pada tubuh manusia melalui serangkaian kompleks transfer elektron. Dalam reaksi reduksi dan oksidasi dikenal istilah bilangan oksidasi (biloks), yaitu suatu bilangan yang menunjukkan tingkat oksidasi suatu unsur/atom. Aturan penentuan bilangan oksidasi adalah sebagai berikut: Bilangan oksidasi unsur bebas selalu nol Bilangan oksidasi ion sesuai dengan muatannya Bilangan oksidasi logam IA adalah +1 Bilangan oksidasi logam IIA adalah +2 Bilangan oksidasi logam IIIA adalah +3 Bilangan oksidasi H dalam senyawa adalah +1 Bilangan oksidasi O dalam senyawa adalah -2 Jumlah bilangan oksidasi atom-atom dalam senyawa adalah nol Jumlah bilangan oksidasi atom-atom dalam anion/kation sesuai muatannya Bilangan oksidasi atom F selalu -1 Pengecualian dalam aturan bilangan oksidasi: Logam hidrida (logam + H), bilangan oksidasi H adalah

150 Peroksida, bilangan oksidasi O adalah -1 Superoksida, bilangan oksidasi O adalah -1/2 Aturan khusus dalam penentuan bilangan oksidasi: S (sulfur) dalam senyawa biner memiliki bilangan oksidasi -2 Bilangan oksidasi atom VIIA dalam senyawa biner adalah -1 Urutan prioritas penentuan bilangan oksidasi: F, logam IA, logam IIA, logam IIIA, H, O, dan lain-lain. 1. Reaksi Reduksi Reaksi reduksi adalah reaksi yang melepas oksigen. Dalam reaksi ini atom yang bereaksi mengikat elektron. Areaksi ini juga mengakibatkan turunnya bilangan oksidasi. Atom yang mengalami reaksi reduksi disebut oksidator. 2. Reaksi Oksidasi Reaksi oksidasi adalah reaksi yang mengikat oksigen. Dalam reaksi ini terjadi pelepasan elektron dan naiknya bilangan oksidasi. Atom yang mengalami reaksi oksidasi disebut reduktor. 3. Reaksi Redoks Karena reaksi reduksi dan reaksi oksidasi berlangsung bersamaan reaksi ini sering disingkat menjadi reaksi redoks. 4. Penggolongan Reaksi Berdasarkan Perubahan Bilangan Oksidasi a. Reaksi bukan redoks Pada reaksi ini bilangan oksidasi setiap unsur tidak mengalami perubahan. Contoh: CaO + HCl = CaCl 2 + b. Reaksi redoks Pada reaksi ini unsur yang bereaksi mengalami peningkatan dan penurunan nilai bilangan oksidasi. Contoh: Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 Oksidator : H 2 SO 4 Reduktor : Fe Hasil reduksi : H 2 Hasil oksidasi : FeSO 4 c. Reaksi disproporsionasi 139

151 Pada reaksi ini reduktor dan oksidator berasal dari unsur yang sama. Contoh: I 2 + NaOH + NaI + NaIO 3 + Oksidator : I 2 Reduktor : I 2 Hasil reduksi : NaI Hasil oksidasi : NaIO 3 5. Reaksi Redoks dalam Industri Proses utama pereduksi bijih logam untuk menghasilkan logam didiskusikan dalam artikel peleburan. Oksidasi digunakan dalam berbagai industri seperti pada produksi produk-produk pembersih. Reaksi redoks juga merupakan dasar dari sel elektrokimia. 6. Reaksi Redoks dalam Biologi Banyak proses biologis melibatkan reaksi redoks. Reaksi ini terjadi secara bersamaan karena sel, sebagai tempat untuk reaksi biokimia, harus melaksanakan semua fungsi kehidupan. Agen biokimia yang mendorong oksidasi zat yang berguna dikenal dalam ilmu makanan dan kesehatan sebagai oksidan. Zat yang mencegah aktivitas oksidan disebut antioksidan. Energi biologis sering disimpan dan dilepaskan dengan menggunakan reaksi redoks. Fotosintesis melibatkan reduksi karbon dioksida menjadi gula dan oksidasi air menjadi oksigen. Reaksi sebaliknya, respirasi, mengoksidasi gula untuk menghasilkan karbon dioksida dan air. Sebagai langkah menengah, senyawa karbon yang direduksi digunakan untuk mengurangi nikotinamida adenin dinukleotida (NAD + ), yang kemudian berkontribusi dalam pembentukan gradien proton, yang akan mendorong sintesis adenosin trifosfat (ATP) dan dijaga oleh reduksi oksigen. Dalam sel-sel hewan, mitokondria menjalankan fungsi yang sama. 140

152 KEGIATAN Tujuan : Mengamati Trayek Perubahan Warna Indikator Cara kerja: 1) Sediakan tiga Indikator berikut : metal merah, fenoltalein, metal jingga dan BTB 2) Siapkan larutan : Air Ledeng Air Sumur Air Kapur Air cuka Larutan A Larutan B Larutan C Larutan D 3) Siapkan 4 set tabung reaksi, masing masing 7 tabung reaksi 4) Guru aklian akan menyiapkan 7 larutan deangan Ph yang berbeda. Ambil set pertama tabung reaksi. Masukkan 2 Ml larutan dengan Ph berbeda ke dalam 7n tabung reaksinya. Tambahkan 3 tetes metal merah, metal jingga, PP dan BTB. 5) Pikirkan perubahan warna yang terjadi 6) Ulangi kegiatan yang sama, kemudian catat hasilnya 141

153 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. Apabila ekstrak bunga sepatu merah digunakan sebagai indikator asam basa, maka gejala berikut yang benar adalah... a. dalam asam berwarna merah dan di dalam basa berwarna hijau b. dalam asam berwarna hijau dan di dalam basa berwarna merah c. dalam asam berwarna ungu dan di dalam basa berwarna merah d. dalam asam berwarna merah dan di dalam basa berwarna ungu e. tidak ada jawaban benar 2. Larutan detergen dicampur dengan cairan mahkota bunga sepatu, maka... a. cairan mahkota bunga sepatu tidak berubah warnanya b. cairan mahkota bunga sepatu berwarna merah c. cairan mahkota bunga sepatu berwarna biru d. cairan mahkota bunga sepatu berwarna hitam e. tidak ada jawaban benar 3. Apabila asam direaksikan dengan basa akan menghasilkan air dan... a. Garam b. Ion c. Netral d. ph e. Asam 4. Pada buah jeruk mengandung... a. asam malat b. asam tartrat c. asam sitrat d. asam asetat e. asam karboksilat 5. Bahan-bahan berikut bersifat basa, kecuali... a. sabun cuci b. cairan karbol c. cuka dapur 142

154 d. kapur tulis e. sabun mandi 6. Tanah yang bersifat asam dapat dinetralkan dengan menambah... a. kalium hidroksida b. ammonium hidroksida c. natrium hidroksida d. magnesida hidroksida e. natrium klorida 7. Reaksi penetralan terjadi antara... a. asam dengan garam b. basa dengan logam c. asam dengan basa d. logam dengan garam e. asam dengan logam 8. Alat penukur ph yang paling akurat adalah... a. perasan kunyit b. kertas lakmus c. ph meter d. fenolftalein e. tidak ada jawaban benar 9. Kertas lakmus merah akan berubah warnanya menjadi biru jika diteteskan larutan... a. asam sulfat b. natrium klorida c. barium hidroksida d. asam cuka e. asam iodida 10. Larutan garam mempunyai nilai ph... a. 0 b. 7 c. 14 d. 10 e Berikut ini yang merupakan sifat larutan asam adalah... a. membirukan kertas lakmus merah 143

155 b. memiliki nilai ph > 7 c. menghasilkan ion H + d. menghasilkan ion OH - e. rasanya manis 12. Senyawa yang bersifat asam akan menghasilkan... a. ion H + b. ion OH + c. ion H - d. ion OH - e. tidak ada jawaban benar 13. Fenolftalein dapat berubah warna dalam larutan yang mempunyai ph... a. 1 b. 7 c. 5 d. 9 e Derajat keasaman (ph) larutan asam asetat 0,2 M (Ka = 2 X 10 5 ) adalah... a. 2 log 3 b. 3 log 2 c. 4 log 4 d. 5 log 2 e. 6 log Pada reaksi OH + + NH 4 H 2 O + NH 3 yang merupakan pasangan asam basa berkonjugasi adalah... a. NH + 4 dan NH 3 b. OH dan NH 3 c. NH + 4 dan H 2 O d. NH 3 dan H 2 O e. NH + 4 dan OH 16. Aluminium sulfat Al 2 (SO 4 ) 3 sebanyak 3,42 gram ditambah air hingga volume larutan 2 liter. Jika diketahui Ar Al= 27; S= 32; dan O= 16, maka molaritas larutan yang terbentuk adalah... a. 0,5 M b. 0,1 M 144

156 c. 0,05 M d. 0,01 M e. 0,005 M 17. Diketahui reaksi: H 2 PO - 4 (aq) + H 2 O(l) HPO 2-4 (aq) + H 3 O + (aq) Yang merupakan pasangan asam basa konjugasi adalah... a. H 2 PO dan H 2 O b. HPO 2 dan H 3 O + c. H 2 PO dan H 3 O + d. HIO dan H 2 O e. H 2 PO dan HPO Larutan asam asetat 10 ml 0,1 M diencerkan dengan air sampai volume larutan menjadi 1000 ml, maka perubahan ph larutan dari... (K a asetat= 1,0 x 10 5 ) a. 1 menjadi 2 b. 1 menjadi 3 c. 3 menjadi 4 d. 3 menjadi 5 e. 3 menjadi Bilangan oksidasi carbon dari senyawa Na 2 C 2 O 4 adalah... a. +2 b. +5 c. +3 d. +6 e Basa konjugasi dari NH 3 adalah... a. NH 4 OH b. H 2 O c. NH 2 + d. NH 2 e. OH 21. Campuran yang merupakan larutan penyangga adalah... a. H 2 CO 3 dan (NH 4 ) 2 SO 4 b. NH 3 dan NaCl c. NH 3 dan NH 4 Cl 145

157 d. HCl dan NH 4 Cl e. HCl dan NaCl 22. Larutan Ca(OH) 2 yang konsentrasinya 0,01 M mempunyai [OH - ] sebesar... a. 0,001 M b. 0,02 M c. 0,01 M d. 0,05 M e. 0,1 M 23. Jika ph larutan 0,01 M suatu asam lemah HA adalah 3,5 maka tetapan asam (K a ) adalah... a. 1 x 10-3 b. 1 x 10-7 c. 2 x 10-3 d. 1 x 10-8 e. 1 x Konsentrasi ion hidrogen dalam larutan yang phnya = 3-log 2 adalah... a. 2 x 10-2 b. 0,0001 M c. 3 x 10-3 d. 0,003 M e. 2 x Harga ph suatu larutan adalah x. Bila larutan tersebut diencerkan hingga volumenya kali volume semula,maka ph larutan menjadi 6. Besarnya x adalah... a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e ph larutan 100 ml NH 4 Cl 0,1 M jika K b NH 3 (aq) = 10-5 adalah... a. 3 b. 4 c. 5 d

158 e Larutan CH 3 COONH 4 0,1 M (Ka = Kb = 10-5 ) memiliki ph... a. 8 b. 4 c. 2 d. 3 e Campuran yang membentuk larutan penyangga adalah... a. 100 ml CH 3 COOH 0,1 M ml CH 3 COONa 0,2 M b. 100 ml CH 3 COOH 0,1 M ml NaOH 0,1 M c. 100 ml NH 3 (aq) 0,1 M ml HCl 0,2 M d. 100 ml NH 4 Cl 0,1 M ml HCl 0,2 M e. 100 ml H 3 PO 4 0,1 M ml NaOH 0,2 M 29. ph larutan NH 4 Cl 0,1 M jika Kb NH 3 (aq) = 10-5 adalah... a. 4 b. 4,5 c. 5 d. 6 e. 6,5 30. ph larutan 100 ml 0,01 M CH 3 COONa. (Ka = 10-5 ) adalah... a. 5 b. 5,5 c. 7 d. 8 e. 8,5 II. SOAL URAIAN Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini dengan singkat dan jelas! 1. Jelaskan perbedaan sifat antara asam, basa, dengan garam! 2. Sebutkan 5 contoh asam lemah! 3. Berapa konsentrasi H + dalam 500mL larutan HCl 0,1M? 4. Sebanyak 25 ml larutan HCl 0,1 M dititrasi dengan NaOH 0,1 M. Hitunglah ph larutan: 147

159 a. sebelum penambahan NaOH b. setelah penambahan NaOH 25 ml 5. Suatu larutan basa mempunyai konsentrasi OH = 5 x 10 3 M, tentukan harga poh dan Ph-nya! 148

160 DAFTAR PUSTAKA Ebbing, Darrel D General Chemistry. Wilmington: Houghton Miffling Comp. Fessenden, Ralph J. dan Joan S. Fessenden Dasar-dasar Kimia Organik. Jakarta: Binarupa Aksara. Foong, Y. S Kimia Tingkatan 5. Kuala Lumpur: Percetakan Rina Sdn. Bhd. Hill, Graham C., et. al Chemistry in Context. Ontario: Nelson. Petrucci, Ralph H General Chemistry, Principles and Modern Application. New Jersey: Collier-McMillan. Susilowati, Endang Kimia Untuk Kelas X SMA dan MA. Solo: Tiga Serangkai. Sumber Internet: p=50&jsi=50&jse=

161 GLOSARIUM aditif: Zat yang dicampur dengan zat yang lain untuk memberikan sifat, warna, rasa dan sebagainya tanpa membawa pengaruh terhadap susunan fisik dan kimiawinya yang pokok adsorpsi: Penyerapan zat ke seluruh bagian benda aldehida: Senyawa yang mengandung gugus karbonil (C=O) yang terikat pada sebuah atau dua buah unsur hidrogen amonia(k): Gas tak berwarna, baunya menusuk, terdiri atas unsur nitrogen dan hidrogen (NH 3 ), mudah sekali larut dalam air; senyawaannya banyak dipakai dalam pupuk, obat-obatan dan sebagainya asam asetat: Asam berupa zat cair yang jernih berbau sengit (sangat penting dalam teknik industri, antara lain sebagai bahan untuk pembuatan aseton dan selulosa asetat); H 3 COOH asam kuat: Asam yang dapat terionisasi sempurna atau mendekati sempurna dalam larutannya asam lemah: Asam yang dalam larutannya terionisasi sebagian atom: Unsur kimia yang terkecil yang dapat berdiri sendiri dan dapat bersenyawa dengan yang lain basa: Senyawa yang menghasilkan ion OH- jika dilarutkan dalam air basa kuat: Basa yang dalam larutannya dapat terionisasi sempurna basa lemah: Basa yang sedikit mengalami ionisasi, sehingga reaksi ionisasi basa lemah merupakan reaksi kesetimbangan berat molekul: Jumlah bobot dari atom-atom yang ditunjukkan dalam rumusnya cairan ionik: Suatu cairan yang terdiri dari ion positif dan ion negatif degradasi: Penguraian atau perubahan menjadi senyawa yang lebih sederhana secara bertahap dehidrasi: Membuang kandungan air dalam campuran etanol depolimerisasi: Proses pemutusan atau pendegradasian polimer dengan cara menghilangkan kesatuan monomer secara bertahap dalam reaksi difusi: Peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah disosiasi: Penguraian suatu zat menjadi beberapa zat lain yang lebih sederhana distilasi: Metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan 150

162 menguap (volatilitas) bahan efek Tyndall: hamburan cahaya oleh partikel kecil dalam medium yang dilewati cahaya elektroforesis: Pergerakan partikel koloid dalam medan listrik emisi: Gas buang sisa hasil pembakaran bahan bakar enzim: Protein yang kompleks yang dihasilkan oleh sel-sel hidup dan dapat menimbulkan biokimia dalam suhu badan gel: Koloid yang setengah kaku (antara padat dan cair) gerak Brown: Gerak partikel koloid yang bersifat acak yang berlangsung terus menerus tanpa henti gugus hidroksil: Gugus fungsional -OH yang digunakan sebagai subsituen pada sebuah senyawa organik hidrokarbon: Senyawa yang terbentuk dari karbon dan hidrogen saja hidrolisis: Penguraian senyawa kimia yang disebabkan oleh reaksi dengan air ikatan kimia: Gaya tarik menarik yang kuat antara atom-atom tertentu bergabung membentuk molekul atau gabungan ion-ion sehingga keadaannya menjadi lebih stabil ikatan kovalen: Ikatan yang terjadi karena pemakaian pasangan elektron secara bersama oleh 2 atom yang berikatan inhibitor: Zat yang memperlambat atau menghentikan jalannya reaksi kadar: Ukuran isi suatu zat kalorimeter: Suatu alat untuk mengukur jumlah kalor yang diserap atau dibebaskan sistem karbon dioksida: Unsur gas rumah kaca utama yang merupakan salah satu komposisi alami dalam atmosfer; CO2 katalis: Suatu zat yang mempercepat laju reaksi reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri katalisis: Peristiwa peningkatan laju reaksi sebagai akibat penambahan suatu katalis keasaman: Konsentrasi ion hidrogen (H+) dalam pelarut air kesetimbangan disosiasi: Kesetimbangan yang terjadi pada reaksi penguraian suatu molekul menjadi ion-ionnya membentuk suatu kesetimbangan kesetimbangan kelarutan: Kesetimbangan yang terjadi pada larutan jenuh zat-zat elektrolit padat yang dilarutkan dalam air 151

163 kinetika: Studi tentang laju reaksi, perubahan konsentrasi reaktan (atau produk) sebagai fungsi dari waktu kinetika reaksi: Cabang ilmu kimia yang mempelajari berlangsungnya suatu reaksi koagulasi: Proses penggumpalan koloid koefisien stoikiometri: Koefisien yang ditulis di sebelah kiri rumus kimia sebuah zat dalam persamaan reaksi koloid liofil: Koloid yang fase terdispersinya suka menarik medium pendispersinya, yang disebabkan gaya tarik antara partikel-partikel terdispersi dengan medium pendispersinya kuat koloid liofob: Sistem koloid yang fase terdispersinya tidak suka menarik medium pendispersinya koloid pelindung: Suatu koloid yang ditambahkan ke dalam koloid lain untuk menstabilkan konsentrasi: Persentase kandungan bahan di dalam suatu larutan larutan penyangga (buffer): Larutan yang dapat mempertahankan ph tertentu terhadap usaha mengubah ph, seperti penambahan asam, basa, ataupun pengenceran molekul: Bagian terkecil suatu senyawa yang terbentuk dari kumpulan atom yang terikat secara kimia monomer: Senyawa kimia yang molekulnya dapat digabungkan untuk membentuk molekul lebih besar yang dinamakan polimer oksidasi: Reaksi penambahan/penaikan bilangan oksidasi oktana: Senyawa hidrokarbon jenis alkana dengan rumus C8H18 orde reaksi: Jumlah eksponen faktor konsentrasi yang terdapat dalam hukum laju reaksi perpindahan massa: Perpindahan suatu komponen dari campuran yang terjadi karena adanya perubahan dalam keseimbangan sistemnya yang disebabkan karena adanya perbedaan konsentrasi persamaan Arrhenius: Persamaan yang memberikan nilai dasar dari hubungan antara energi aktivasi dengan rate proses reaksi Persamaan Termokimia: Persamaan reaksi yang menyertakan perubahan entalpinya (ΔH) ph: Skala logaritma untuk menyatakan keasaman atau kebasaan suatu larutan polimer: Makromolekul (molekul raksasa) yang tersusun dari satuan-satuan kimia sederhana yang disebut monomer 152

164 polimerisasi: Proses bereaksi molekul monomer bersama dalam reaksi kimia untuk membentuk tiga dimensi jaringan atau rantai polimer polisakarida: Karbohidrat di mana molekulnya apabila dihidrolisis menghasilkan banyak sekali monosakarida reaksi: Perubahan dan sebagainya yang terjadi karena bekerjanya suatu unsur reaksi eksoterm: Reaksi yang melepaskan kalor atau menghasilkan energi yang ditandai dengan pengurangan entalpi sistem reaksi endoterm: Reaksi yang menyerap atau memerlukan energi yang ditandai dengan penambahan entalpi sistem reaksi heterogen: Reaksi yang berlangsung dalam suatu sistem yang heterogen, yaitu di dalamnya terdapat dua fasa atau lebih reaksi homogen: Reaksi yang berlangsung dalam suatu sistem yang homogen, yaitu di dalamnya hanya satu fasa atau diasumsi perpindahan massa antar fasa sangat cepat, sehingga seolah-olah hanya satu fasa reaksi ireversibel: Reaksi yang berlangsung searah atau reaksi yang tidak dapat balik reaksi katalitik: Penambahan katalis pada suatu reaksi yang mengakibatkan bertambahnya laju reaksi reaksi kimia: Perubahan materi yang menyangkut struktur dalam molekul suatu zat rumus molekul: Rumus senyawa kimia yang mengandung lambang atom-atom atau radikal yang ada, yang diikuti dengan angka bawah yang menyatakan jumlah setiap jenis atom atau radikal dalam molekul 153

165 INDEKS Aditif, 137 Adsorpsi, 137 Aldehida, 137 Amonia(k), 137 Asam Asetat, 101, 137 Asam kuat, 104, 105, 119, 137 Asam lemah, 105, 112, 118, 119, 137 Atom, 83, 98, 128, 137 Basa, ii, iv, v, 93, 94, 96, 97, 98, 99, 102, 103, 104, 105, 107, 108, 110, 111, 113, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 125, 126, 133, 137 Basa kuat, 105, 137 Basa lemah, 105, 137 Berat molekul, 137 Cairan ionik, 137 Degradasi, 137 Dehidrasi, 137 Depolimerisasi, 137 Difusi, 137 Disosiasi, 138 Distilasi, 138 Efek Tyndall, 138 Elektroforesis, 138 Emisi, 138 Enzim, 138 Gel, 138 Gerak Brown, 138 Gugus hidroksil, 138 Hidrokarbon, 138 Hidrolisis, 138 Ikatan kimia, 138 Ikatan kovalen, 82, 98, 138 Inhibitor, 138 Kadar, 13, 18, 21, 138 Kalorimeter, 138 Karbon dioksida, 101, 138 Katalis, 139 Katalisis, 139 Keasaman, 91, 139 Kesetimbangan disosiasi, 139 Kesetimbangan kelarutan, 139 Kinetika, 139 Kinetika reaksi, 139 Koagulasi, 139 Koefisien stoikiometri, 139 Koloid liofil, 139 Koloid liofob, 139 Koloid pelindung, 139 Konsentrasi, ii, 52, 61, 72, 134, 139, 143 Larutan penyangga (buffer), 139 Molekul, ii, 3, 18, 20, 83, 139 Monomer, 139 Oksidasi, ii, vi, 127, 128, 139 Oktana, 139 Orde reaksi, 139 Perpindahan massa, 140 Persamaan Arrhenius, 73, 74, 75, 140 Persamaan Termokimia,

166 ph, iv, 52, 68, 77, 95, 99, 100, 102, 105, 106, 108, 109, 111, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 139, 140 Polimerisasi, 140 Polisakarida, 140 Reaksi, ii, vi, 8, 10, 12, 31, 46, 47, 60, 65, 66, 88, 89, 90, 94, 95, 113, 114, 127, 128, 129, 131, 139, 140 Reaksi eksoterm, 140 Reaksi endoterm, 140 Reaksi heterogen, 140 Reaksi homogen, 140 Reaksi ireversibel, 140 Reaksi katalitik, 140 Reaksi kimia, 140 Rumus molekul, 18,

167 TENTANG PENULIS: BAYU TRIWIBOWO, Lahir di Mojokerto pada tanggal 22 November 1988 anak dari pasangan Moch. Usman, S.Pd. dan Endah Sugiarti merupakan lulusan jenjang S1 dan S2 dari Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya pada tahun 2010 dan Selagi mahasiswa penulis sangat gemar berorganisasi dan menjadi Head of Student Resources Development Department di Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia ITS. Selain itu, ia pernah menjabat sebagai Pembina Engineering Research Club Fakultas Teknik -Universitas Negeri Semarang dan Pembina Karya Ilmiah Fakultas Teknik-Universitas Negeri Semarang. Sekarang penulis tengah menjabat sebagai Pembina Radio Ekspresi Mahasiswa Universitas Negeri Semarang. Menjadi dosen merupakan cita-cita sejak kecil karena tumbuh dengan melihat punggung ayahnya yang seorang guru. Cita-cita tersebut tercapai. Penulis merupakan tenaga pengajar/dosen di Jurusan Teknik Kimia S1 Universitas Negeri Semarang yang telah terakreditasi B. Jurusan yang masih muda dan tengah berkembang pesat dengan nafas konservasi serta menjadi pengajar di rombel kurikulum internasional Jurusan Teknik Kimia. Dosen yang sangat menyukai kuliner dan humor ini memiliki motto "Mencerdaskan mahasiswa dengan tawa". Dosen dengan karya "Simulasi Proses Pembakaran pada Kiln Semen Berbasis CFD", "Karakteristik Menyeluruh Terhadap Fenomena Makroinstabilitas (Mi) Dalam Tangki Berpengaduk Untuk Pencampuran Padat Cair", "Studi Numerik Fluktuasi Frekuensi Rendah Pada Tangki Pengaduk Untuk Suspensi Solid Liquid Konsentrasi Rendah", dan "Water Hyacinth Activated Carbon as Absorbent for COD/BOD Level Reduced in Vinasse" ini memiliki bidang keahlian teknologi pembakaran, teknologi pencampuran, dan computational fluid dynamics. 156

168 Catur Rini Widyastuti, S.T., M.Sc. Staf pengajar di Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang (UNNES) sejak tahun 2013 hingga sekarang. Dilahirkan di Kabupaten Semarang pada tanggal 17 Januari Menyelesaikan pendidikan strata-1 di Teknik Kimia Universitas Islam Indonesia, Yogyakarta pada tahun Pada tahun 2010 beliau melanjutkan studi Master di bidang Teknik Kimia di Chalmers University of Technology, Swedia. Pada tahun 2016, melanjutkan studinya di S3 bidang Teknik Kimia di Technische Universität Darmstadt, Jerman. 157

169 158