Reaksi dalam Larutan Encer (Reactions in Aqueous Solution) Abdul Wahid Surhim 2014
Molaritas Sasaran Pembelajaran Elektrolit dan non-elektrolit Persamaan kimia Menuliskan persamaan molekul, ion, dan net ion untuk reaksi pengendapan, asam-basa, dan redoks Reaksi kimia dalam larutan encer: Pengendapan netralisasi asam-basa Redoks
MOLARITAS
Mengapa Reaksi Kimia Terjadi? Reaksi diarahkan dari reaktan menjadi produk oleh beberapa DRIVING FORCE yang mendorongnya sepanjang reaksi Driving force dari reaksi-reaksi PRESIPITASI (pengendapan) Driving force = penghilangan bahan dari larutan Netralisasi ASAM-BASA Driving force = pembentukan air REDUKSI-OKSIDASI Driving force = penurunan potensial listrik
TUGAS Cari skripsi yang terkait dengan reaksi presipitasi atau redoks Buat presentasinya yang menggambarkan proses yang melibatkan reaksi tersebut Tugas dilakukan secara kelompok (3 orang/kelompok) Pembentukan kelompok sesuai dengan no absennya Unggah file ke SCELE2
Elekrolit dalam Larutan Encer ELEKTROLIT Terurai dalam air untuk menghasilkan larutan ion Ada dua macam: Elektrolit KUAT Elektrolit LEMAH Membuat KESETIMBANGAN (equilibrium) antara reaksi maju dan balik Dinamika proses NON-ELEKTROLIT Tidak menghasilkan ion dalam air
Larutan Ion Padatan ion jika dilarutkan kedalam air maka akan terpisah kation dan anionnya: MgCl 2 (s) Mg 2+ (aq) + 2Cl - (aq) Molaritas Mg 2+ = molaritas MgCl 2 Molaritas Cl - = 2 x molaritas MgCl 2 Contoh 1: Pottasium dikromat K 2 Cr 2 O 7 digunakan untuk menyamak kulit. Sebuah termos berisi 125 ml larutan yang diberi label 0,145 M K 2 Cr 2 O 7. Berapa molaritas masing-masing ion Jika ditambahkan sampel yang mengandung 0,200 mol K + kedalam larutan tersebut, berapa molaritas larutan yang baru (jika volume tidak berubah)?
Contoh 2 BaCl2 adalah elektrolit kuat. Tentukan konsentrasi ion Cl - dalam 1.25 M larutan encer BaCl 2 - - 1.25 mol BaCl 2 2 mol Cl 2.50 mol Cl 2.50 M Cl L soln. 1mol BaCl L soln. 2 - Latihan 1. Tentukan konsentrasi molar ion-ion dalam larutan Ca 3 (PO 4 ) 2 dengan konsentrasi 0.275 M. (Ca 3 ((PO 4 ) 2 adalah elektrolit kuat)
REAKSI PRESIPITASI (PENGENDAPAN) Dua larutan dari senyawa ion yang berbeda jika dicampur, kadang ada PADATAN yang tidak terlarut yang terpisah dari larutan tersebut ENDAPAN (precipitate) yang terbentuk adalah ion itu sendiri: kation dari satu larutan dan anion dari larutan lainnya
Reaksi Pengendapan dan Aturan Kelarutan KELARUTAN berapa banyak tiap senyawa akan terurai dalam sejumlah pelarutan tertentu pada suhu tertentu Kelarutan RENDAH terbentuk endapan Kelarutan TINGGI tidak membentuk endapan Kelarutan dapat diprediksi menggunakan prosedur baku Prosedur Kelarutan Digunakan untuk prediksi jika endapan terbentuk dalam reaksi Digunakan untuk menyiapkan dan memisahkan senyawa tertentu dengan menjalankan reaksi pengendapan Untuk memprediksi kejadian reaksi seperti ini, maka kita harus tahu zat ion yang tidak larut dalam air (Figure 4.2 dan 4.3)
Kation dari Logam Transisi dan Anionnya
Tabel Periodik Unsur
Contoh: Pencampuran NiCl 2 dan NaOH Terbentuk ENDAPAN Ni(OH) 2 TIDAK terbentuk endapan NaCl Contoh lain: Prediksikan apa yang terjadi bila dua pasang larutan ini dicampur: Cu(NO 3 ) 2 dan (NH 4 ) 2 SO 4 FeCl 3 dan AgNO 3
Persamaan Ion Bersih PERSAMAAN MOLEKUL Reaktan dan produk ditulis rumus utuhnya seperti molekul REAKSI IONIK Reaktan atau produk yang terurai sempurna dalam air (elektrolit kuat) ditunjukkan dalam ion bebas ION SPEKTATOR Identitas jenisnya tidak penting Fungsinya adalah untuk menyeimbangkan muatan REAKSI ION BERSIH Persamaan untuk perubahan netto yang berperan selama reaksi; ion spektator tidak termasuk
Contoh 3 Saat barium khlorida dan sodium fosfat dicampur, barium fosfat padat dan larutan NaCl dihasilkan. Tuliskan reaksi molekul, ionik, dan netto ionik reaksi tersebut Molecular Eqn: 3BaCl 2 (aq) + 2Na 3 (PO 4 )(aq) Ba 3 (PO 4 ) 2 (s) + 6NaCl(aq) Ionic Eqn: 3Ba 2+ (aq) + 6Cl - (aq) + 6Na + (aq) + 2PO 4 3- (aq) Ba 3 (PO 4 ) 2 (s) + 6Na + (aq) + 6Cl - (aq) Spectator Ions: Na + and Cl- Net Ionic Equation: 3 Ba 2+ (aq) + 2 PO 4 3- (aq) Ba 3 (PO 4 ) 2 (s)
Contoh 4 Tuliskan reaksi molekul, ionik, dan netto ionik reaksi antara: Pb(NO 3 ) 2 dan (NH 4 ) 2 SO 4 ; SnCl 2 dan NaOH; NaNO 3 dan BaCl 2 JAWABAN Pertama, prediksi produk mana yang terbentuk dengan menukarkan kation antar dua garam. Gunakan prosedur kelarutan untuk memprediksi jika ada produk yang tidak larut
Pb(NO 3 ) 2 dan (NH 4 ) 2 SO 4 Molecular: Pb(NO 3 ) 2 (aq) + (NH 4 ) 2 SO 4 (aq) Pb(SO 4 ) (s) + 2 NH 4 NO 3 (aq) Ionic: Pb 2+ (aq) + 2 NO 3- (aq) + 2 NH 4+ (aq) + SO 4 2- (aq) PbSO 4 (s) + 2 NH 4+ (aq) + 2 NO 3- (aq) Spectator ions: NH 4+ and NO 3 - Net ionic: Pb 2+ (aq) + SO 4 2- (aq) PbSO 4 (s)
SnCl 2 dan NaOH Molecular: SnCl 2 (aq) + 2 NaOH(aq) Sn(OH) 2 (s) + 2 NaCl (aq) Ionic: Sn 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) + 2 Na + (aq) + 2 OH - (aq) Sn (OH) 2 (s) + 2 Na + (aq) + 2 Cl - (aq) Spectator ions: Na + and Cl - Net ionic: Sn 2+ (aq) + 2 OH - (aq) Sn(OH) 2 (s)
NaNO 3 dan BaCl 2 Molecular: 2 NaNO 3 (aq) + BaCl 2 (aq) Ba(NO 3 ) 2 (aq) + 2 NaCl (aq) Ionic: 2 Na + (aq) + 2 NO 3- (aq) + Ba 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) Ba 2+ (aq) + 2 NO 3- (aq) + 2 Na + (aq) + 2 Cl - (aq) Spectator ions: all ions are spectator ions No net ionic reaction
Contoh 5 Jika larutan encer sodium hidroksida dan besi (III) nitrat dicampur, terbentuk endapan merah 1.Tuliskan persamaan ion bersihnya 2.Berapa volume 0,136 M besi (III) nitrat yang diperlukan untuk membentuk 0,886 g endapan? 3. Berapa gram endapan terbentuk jika 50,00 ml NaOH 0,200 M dan 30,00 ml Fe(NO 3 ) 3 0,125 M dicampur?
Asam, Basa, dan Reaksi Netralisasi Asam Arrhenius Basa Arrhenius Reaksi Netralisasi Asam dan basa yang umum
Asam Arrhenius Terurai dalam air menghasilkan H + Ion hidronium H + menempel ke molekul air; ditunjukkan sebagai H 3 O + Asam kuat elektrolit kuat Asam lemah elektrolit lemah Asam poliprotik asam dengan lebih dari satu hidrogen; terurai secara bertahap
Basa Arrhenius Terurai dalam air menghasilkan ion OH - Basa kuat elektrolit kuat; kebanyakan logam hidroksida Basa lemah elektrolit lemah: NH 3 (g) + H 2 O (l) NH 4+ (aq) + OH - (aq)
Asam dan Basa Kuat Selain dari yang tertera di Tabel 4.1 berarti asam dan basa lemah
Reaksi Netralisasi Reaksi antara asam dan basa membentuk garam dan air Garam terbentuk dari kation basa dan anion asam Reaksi netto untuk asam kuat dan basa kuat H + (aq) + OH - (aq) H 2 O Reaksi netto untuk asam lemah dan basa kuat HA (aq) + OH - (aq) H 2 O + A - (aq) Reaksi netto untuk asam kuat dan basa lemah H + (aq) + B (aq) BH + (aq)
Sifat Elektrolit Campuran Water-soluble compound YES Ionic? NO Probably strong electrolyte YES Acids? NO YES Strong Acids? NO NH3 or other molecular base? Strong electrolyte Weak electrolyte YES NO Weak electrolyte Probably nonelectrolyte
Contoh 6 Tentukan asam atau basa senyawa berikut ini: HBr (aq), KOH, HClO 3, Ca(OH) 2, CH 3 COOH, NH 3. Jawaban: HBr (aq) menghasilkan H + dalam larutan encer; asam KOH menghasilkan OH - dalam larutan encer; basa HClO 3 menghasilkan H + dalam larutan encer; asam Ca(OH) 2 menghasilkan OH - dalam larutan encer; basa CH 3 COOH menghasilkan H + dalam larutan encer; asam NH 3 menghasilkan OH - dalam larutan encer; basa
TITRASI ASAM-BASA Reaksi asam-basa biasanya digunakan untuk menentukan konsentrasi bagian terlarut atau persentasenya dalam campuran padatan Ini dilakukan dengan cara TITRASI dengan mengukur volume LARUTAN STANDAR (larutan yang sudah diketahui konsentrasinya) yang diperlukan untuk berreaksi dengan sejumlah sampel yang sudah diukur Titik penting dalam titrasi adalah apa yang disebut TITIK EKUIVALEN (jumlah reaktan secara stoikiometri yang digabungkan) Banyak reaksi yang titik ekuivalennya tidak jelas sehingga perlu INDIKATOR
Stoikiometri Larutan dan Analisis Kimia INDIKATOR adalah sebuah campuran yang warnanya berubah PADA atau MENDEKATI titik ekuivalen Titik saat indikator berubah warna disebut TITIK AKHIR Contoh: HC 2 H 3 O 2 (aq) + OH - C 2 H 3 O 2- (aq) + H 2 O
TITRASI ASAM-BASA
Stoikiometri Larutan dan Analisis Kimia Grams of substance A Use molar mass of A Moles of substance A Use M=mol/L Volume or molarity of substance A Use stoichiometric coefficients of A & B Grams of substance B Use molar mass of B Moles of substance B Use M=mol/L Volume or molarity of substance B
Contoh 7
Jawaban
Latihan Untuk mengukur persentase presipitasi CaCO3 dilakukan dengan menuang larutan Na2CO3 ke dalam tabung yang berisi larutan CaCl2. Segera setelah itu, sampel dititrasi dengan larutan EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid) standar (standardisasi dengan larutan CaCO3 murni) dan ternyata memiliki molaritas sebesar 0,0098 M. Larutan EDTA yang diperlukan sebanyak 8,33 ml untuk sampel sebanyak 10 ml. Setelah 10 menit berlalu, 10 ml sampel tersebut dititrasi kembali menggunakan larutan EDTA standar yang sama dan memerlukan 4,40 ml. Tulis persamaan-persamaan reaksi yang terlibat dalam reaksi presipitasi di atas Berapa persentase presipitasi CaCO3 yang terjadi setelah 10 menit, jika berat molekulnya 100 g/mol
Jawaban a: Persamaan-persamaan reaksi presipitasi Persamaan molekul: Na 2 CO 3(aq) + CaCl 2(aq) CaCO 3(s) + 2NaCl (aq) Persamaan inonik: 2Na + (aq) + CO 3 2- (aq) + Ca 2+ (aq) + 2Cl - (aq) CaCO 3(s) + 2Na + (aq) + 2Cl - (aq) Ion Spektator: Na + dan Cl - Persamaan ion bersih: CO 3 2- (aq) + Ca 2+ (aq) CaCO 3(s)
Jawaban b: V-Sampel x M-Sampel = V-EDTA x M-EDTA 10 x 0,0098= 8,33 x M-EDTA M-EDTA = 10 x 0,0098/8,33 = 1,2 x 10-2 M M-CaCO 3 = M-EDTA = 1,2 x 10-2 M Pada waktu = 10 menit 10 x 0,0098= 4,40 x M-EDTA M-EDTA = 10 x 0,0098/4,40 = 2,2 x 10-2 M M-CaCO 3 = M-EDTA = 2,2 x 10-2 M Persentase presipitasi = (2,2 1,2)/2,2 = 45%
Reaksi Redoks Redoks Reduksi -- bertambahnya satu atau lebih elektron; bilangan oksidasinya turun Oksidasi kehilangan satu atau lebih elektron; bilangan oksidasinya naik Kedua proses terjadi secara simultan Reaksi redoks elektron dipindahkan dari satu zat ke zat lainnya Jumlah elektron yang hilang dari zat yang teroksidasi = jumlah elektron yang bertambah dari zat yang terreduksi Bilangan oksidasi istilah yang digunakan untuk menentukan apakah atom itu netral, kaya elektron, atau miskin elektron Tidak cukup dengan muatan ion Ada aturan untuk tanda bilangan oksidasi
Contoh 8 Tentukan bilangan oksidasi fosfor dalam Na 3 PO 4 Jawaban Tandai bilangan oksidasi +1 untuk Na dan -2 untuk O Ingat bahwa jumlah seluruh bilangan oksidasi adalah 0 Na 3 PO 4 = (3 Na + ) (P?) (4 O 2 - ) 3(+1) + (?) + 4(-2) = 0 net charge? = 0-3(+1) - 4(-2) = +5
Ketentuan dalam Reaksi Redoks (1) 1.Atom apapun dalam bentuk dasarnya memiliki keadaan oksidasi NOL. Tanpa kecuali 2.Ion monoatomik apapun memiliki keadaan oksidasai sama dengan muatannya. Tanpa kecuali 3.Oksigen hampir selalu memiliki keadaan oksidasi -2, kecuali a)dalam bentuk dasarnya (O 2 dan O 3 ) maka keadaan oksidasinya nol b)ion peroksida (O 2 2- ) maka keadaan oksidasinya -1 c)ion superoksida (O 2- ) maka keadaan oksidasinya -0.5
Ketentuan dalam Reaksi Redoks (2) 4.Hidrogen hampir selalu memiliki keadaan oksidasi +1, kecuali a)hidrogen dasar (H 2 ) maka keadaan oksidasinya nol b)hidrida logam (seperti NaH) keadaan oksidasinya -1 5.Flour hampir selalu memiliki keadaan oksidasi -1, kecuali a)flour dasar (F 2 ) maka keadaan oksidasinya nol b)halogen yang lain biasanya keadaan oksidasinya -1 c)kecuali halogen dalam bentuk dasarnya yang keadaan oksidasinya nol dan campuran atau ion poliatomik yang bergabung khlor, brom, atau iod dengan flour atau oksigen d)dalam keadaan seperti itu halogen (selain flour) dapat bernilai positif keadaan oksidasinya
Ketentuan dalam Reaksi Redoks (3) 6.Jumlah keadaan oksidasinya harus sama dengan semua muatan-muatan pada jenis tersebut Jumlah keadaan oksidasi pada sebuah molekul harus sama dengan nol, dan jumlah keadaan oksidasi ion poliatomik harus sama dengan muatan ion poliatomik
Mengidentifikasi Reaksi Redoks Redoks terjadi secara bersamaan Kapan saja atom yang hilang satu atau lebih elektron (teroksidasi), atom lainnya harus bertambah elektron tersebut (terreduksi) Agen Reduksi zat yang menyebabkan terjadinya reduksi Kehilangan satu atau lebih elektron. Mengalami oksidasi bilangan oksidasi dari atom naik Logam berfungsi sebagai agen reduksi. Agen Oksidasi zat yang menyebabkan terjadinya oksidasi. Bertambahnya satu atau lebih elektron. Mengalami reduksi bilangan oksidasi dari atom turun Non-logam yang reaktif berfungsi sebagai agen oksidasi.
DERET AKTIVITAS REDOKS Umumnya terjadi antara logam dan asam atau logam dan garam Deret aktivitas adalah kemampuan suatu logam dapat berreaksi secara redoks atau tidak (lihat Tabel 4.5) Logam akan dioksidasi (diurai) oleh ion logam yang terletak di bawahnya dalam deret tersebut?
Reaksi Redoks
Contoh 9 Identifasikan jenis yang teroksidasi, yang terreduksi, agen oksidasi, dan agen reduksi: 16 H + (aq) + 5 Sn 2+ (aq) + 2 MnO 4- (aq) 2 Mn 2+ (aq) + 5 Sn 4+ (aq) + 8 H 2 O (l)
Latihan Diketahui reaksi redoks: MnO 4- + Fe 2+ Mn 2+ + Fe 3+ (suasana asam). Identifasikan jenis yang teroksidasi, yang terreduksi, agen oksidasi, dan agen reduksi Lakukan penyetaraan persamaan reaksinya
Jawaban Identifikasi Teroksidasi : Fe Terreduksi : Mn Agen oksidasi: Mn Agen rekduksi : Fe Penyetaraan persamaan reaksi
Titrasi Redoks
Contoh
Latihan Setarakan persamaan redoks di bawah ini (suasana basa): Cl 2 (g) + Cr(OH) 3 (s) Cl - (aq) + CrO 4 2- (aq)