KIMIA - repository.uinmataram.ac.idrepository.uinmataram.ac.id/77/1/Isi.pdf · A. Kekhasan Atom Karbon _215 B. Kedudukan Atom Karbon_217 C. Senyawa Hidrokarbon _217 D. Keisomeran_219

KIMIA

Dwi Wahyudiati, M.Pd

dAsAr

Kimia Dasar© Dwi Wahyudiati, M.Pd, 2016

Judul:

Kimia Dasar

Penulis:Dwi Wahyudiati, M.Pd

Layout:

Luthi Hamdani

Desain Cover:Sanabil Creative

All rights reservedHak Cipta dilindungi Undang Undang

DIlarang memperbanyak sebagian atau keseluruhan isi buku baik dengan media cetak ataupun digital tanpa izin dari penulis

Cetakan 1:Oktober 2016

ISBN:

978-602-6223-48-7

Diterbitkan oleh:Institut Agama Islam Negeri (IAIN) Mataram

Jln. Pendidikan No. 13 MataramTelp. 0370-621298, Fax. 0370-625337

Email: [email protected]: www.iainmataram.ac.id

Disetting dan dicetak oleh:

CV. SanabilJl. Kerajinan I Perum Puri Bunga Amanah

Blok C/13 Sayang Sayang Cakranegara MataramEmail: [email protected]

Editor:

Bahtiar, M.Pd.Si

Dwi Wahyudiati, M.Pd iii

Sambutan RektoR

Segala pujian hanya menjadi hak Allah. Shalawat dan salam kepada Nabi Mulia, Muhammad SAW.

Eksistensi dari idealisme akademis civitas akademika IAIN Mataram, khususnya para dosen, tampaknya mulai menampakkan dirinya melalui karya-karya tulis mereka. Karya tulis yang difasilitasi oleh Project Implementation Unit (PIU) IsDB, seperti beberapa buah buku dalam berbagai disiplin keilmuan semakin mempertegas idealisme akademis tersebut. Kami sangat menghargai dan mengapresiasinya.

Dalam konteks bangunan intelektual yang sedang dan terus dikembangkan di IAIN Mataram melalui “Horizon Ilmu” juga menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari karya-karya para dosen tersebut, terutama dalam bentangan keilmuan yang saling mendukung dan terkait (intellectual connecting). Bagaimanapun, problem kehidupan tidaklah tunggal dan variatif. Karena itu, berbagai judul maupun tema yang ditulis oleh para dosen tersebut adalah bagian dari faktualitas “kemampuan” para dosen dalam merespon berbagai problem tersebut.

Kiranya, hadirnya beberapa buku tersebut harus diakui sebagai langkah maju dalam percaturan akademis IAIN Mataram, yang mungkin, dan secara formal memang belum terjadi di IAIN Mataram. Kami sangat berharap tradisi akademis seperti ini akan terus kita kembangkan secara bersama-sama

iv Kimia Dasar

dalam rangka dan upaya mengembangkan IAIN Mataram menuju suatu tahpan kelembagaan yang lebih maju.

Terimakasih kepada Drs. H. Lukmanul Hakim, M.Pd (selaku ketua PIU IsDB IAIN Mataram) yang telah memfasilitasi para dosen, dan kepada para penulis buku-buku tersebut.

Rektor IAIN Mataram

Dr. H. Mutawali, M.Ag

Dwi Wahyudiati, M.Pd v

kata PenGantaR

Penulis mengucapkan syukur Alhamdulillah atas segala rahmat dan nikmat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga bahan ajar Mata Kuliah “Kimia Dasar” dapat terselesaikan tepat waktu walaupun masih terdapat banyak kekurangan. Bahan ajar ini disusun untuk mahasiswa yang menempuh Mata Kuliah Kimia Dasar. Isi bahan ajar ini disesuaikan dengan kurikulum yang berlaku pada Jurusan Pendidikan IPA Biologi Fakultas Ilmu Tarbiyah dan Keguruan IAIN Mataram, di mana Mata Kuliah Kimia Dasar hanya terdiri dari tiga (3) SKS sehingga susunan materinya disesuaikan agar nantinya dapat mendukung Mata Kuliah Biokimia pada semester selanjutnya.

Disadari sepenuhnya bahwa tanpa dukungan, bantuan, dan bimbingan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun secara tidak langsung, Bahan ajar ini tidak mungkin dapat diselesaikan sebagaimana yang diharapkan. Oleh karena itu, segala bentuk dukungan, bantuan, dan bimbingan dari berbagai pihak tersebut. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya dan semoga bahan ajar ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Mataram, Oktober 2016

Penulis

Dwi Wahyudiati, M.Pd vii

DaftaR ISI

Pengantar_iiiDaftar Isi_vii

Bab IMateri Dan Perubahannya_1

A. Materi_1B. Penggolongan Materi_4C. Perubahan Materi_11D. Reaksi Kimia_14E. Macam Reaksi Kimia_18F. Rangkuman_19G. Latihan (Soal-Soal)_20

Bab II Pemisahan Dan Pembuatan Campuran_23

A. Cara Pemisahan Komponen Campuran_23B. Pembuatan Larutan_30C. Rangkuman_44D. Latihan_45

Bab IIIStoikiometri_49

A. Hukum-Hukum Dasar Ilmu Kimia _49B. Rumus Molekul_67

viii Kimia Dasar

C. Rangkuman_85D. Latihan (Soal-Soal)_86

Bab IV Asam Basa, Penyangga Dan Hidrolisis Garam_89

A. Konsep Asam Basa_89B. Kesetimbangan Ion Dalam Larutan_92C. Reaksi Asam Dengan Basa_104D. Larutan Penyangga_105E. Hidrolisis Garam_116F. Rangkuman_127G. Latihan (Soal-Soal)_129

Bab V Struktur Atom_131

A. Teori – Teori Dan Struktur Atom_131B. Konigurasi Elektron_137C. Bilangan Kuantum_140D. Rangkuman_144E. Latihan (Soal-Soal)_146

Bab VI Tabel Periodik Unsur_147

A. Perkembangan Tabel Periodik_147B. Penggolongan Periodik Unsur-Unsur_149C. Konigurasi Elektron Kation Dan Anion_151D. Keragaman Periodik Dalam Sifat-Sifat Fisika_153E. Keragaman Sifat-Sifat Kimia Dalam Unsur-Unsur Golongan Utama_169F. Rangkuman_180G. Latihan (Soal-Soal)_182

Bab VII Ikatan Kimia_185

A. Konigurasi Elektron Yang Stabil_185

Dwi Wahyudiati, M.Pd ix

B. Pembentukan Ikatan Kimia _190C. Teori-Teori Yang Mendukung Pembentukan Ikatan Kimia_206D. Bentuk Molekul_208E. Rangkuman_212F. Latihan_213

Bab VIIIHidrokarbon (Alkana, Alkena Dan Alkuna)_215

A. Kekhasan Atom Karbon _215B. Kedudukan Atom Karbon_217C. Senyawa Hidrokarbon _217D. Keisomeran_219E. Alkana_219F. Alkena_225G. Alkuna_228H. Rangkuman_229I. Latihan_232

Bab IX Karbohidrat, Protein, Dan Lemak_235

A. Peranan Karbohidarat, Proten, Dan Lemak_235B. Karbohidrat_237C. Lemak/Lipid _247D. Protein_254E. Reaksi-Reaksi Khas Protein_268F. Kekurangan Protein_269G. Rangkuman_270H. Latihan Soal_271

Daftar Pustaka_275

Dwi Wahyudiati, M.Pd 1

bab I

mateRI Dan PeRubaHannYa

a. mateRI

1. DeinisiMateri

Materi dideinisikan sebagai segala sesuatu yang memiliki massa, menempati ruang, memiliki sifat dapat dilihat, dicium, didengar, dirasa, atau diraba. Dari batasan ini dapat dinyatakan bahwa semua benda di alam ini termasuk diri kita sendiri adalah materi. Contoh materi: bintang; bumi; tumbuhan; hewan; manusia; batuan; minyak bumi; kayu; tanah, udara, air; logam; bakteri; molekul; atom; elektron; dst.

Pertanyaan mungkin muncul, mengapa udara tergolong materi? Mempunyai massa dan menempati ruangkah udara itu? Bagaimana cara membuktikannya?

2. SifatMateri

Setiap materi memiliki sifatnya masing-masing. Sifat materi menunjuk pada karakteristik materi yang menjadi ciri atau identitas dari materi itu. Mengenal sifat-sifatnya berarti mengenal materi itu; demikian juga sebaliknya. Sifat materi meliputi:

2 Kimia Dasar

a. Sifatisis; dideinisikan sebagai sifat yang bisa diukur dan diamati tanpa merubah komposisi atau identitas dari zat tersebut.1 Sifat isis mencakup: wujud (fasa), bentuk, rasa, warna, bau, daya hantar panas, daya hantar listrik, kelarutan dan beberapa tetapan isis (seperti massa-jenis, indeks bias, titik beku, titik leleh, titik didih, titik bakar, dll.).

b. Sifat kimia; mencakup: kereaktifan (misalnya mudah/sukar bereaksi, dapat terbakar, melapuk, atau membusuk), rumus kimia, susunan ikatan, bentuk molekul, dll.

3. Massa

Massa materi menunjuk pada jumlah (kuantitas) materi itu yang dinyatakan menurut ukuran SI dengan satuan: kilogram(simbol: kg).

Contoh:

1 ton = 1000 kg

1 kg = 1000 g

1 g = 1000 mg dst

Contoh konversi satuan massa:

Contoh:

2 g = ………… mg.

Penyelesaian:

2 g = (2) x (1000) mg

= 2.000 mg

= 2,0 x 103 mg.

250 mg = ………… kg.

1Widi Prasetiawan, Kimia Dasar 1 ( Jakarta: Cerdas Pustaka, 2009), 6.


Penyelesaian:

250 mg = (250) : {(1000)(1000)} kg

= 2,5 x 102-6 = 2,5 x 10-4 kg

Catatan:

Massa materi beda dengan berat materi. Massa tidak dipengaruhi oleh gaya gravitasi; karenanya nilai massa di manapun sama. Berbeda dengan berat yang nilainya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, karenanya nilai berat materi bergantung pada besarnya gaya gravitasi di mana materi itu berada.

4. Volum

Salah satu sifat materi adalah menempati ruang2; berarti materi mempunyai volum. Volum materi menunjuk pada jumlah (kuantitas) materi itu yang dinyatakan menurut ukuran SI dalam satuan desimeter-kubik(simbol: dm3).

Contoh:

1 m3 = 1000 dm3

1 dm3 = 1000 cm3

1 galon = 3,8 L

1 barel = 159 L.

1 dm3 = 1 L = 1000 mL = 1000 cc

Keterangan:

a. Satuan volum yang sering digunakan dalam kimia selain

2Yahdi dan Wahyudiati, Modul Kimia Dasar. (2014), 4.

4 Kimia Dasar

dm3 dan cm3 adalah L; mL; cc

b. L = liter; mL = mililiter; cc = sentimeter-kubik.

Contoh konversi satuan volum:

Contoh:

1) 0,3 dm3 = … mL

Penyelesaian:

0,3 dm3 = (0,3) x (1000) cm3

= 300 cm3.

= 300 mL.

2) 50 cc = … dm3.

Penyelesaian:

50 cc = 50 cm3

= 0,05 dm3

b. PenGGoLonGan mateRI

Materi dapat dibedakan menurut bagan skematik pada Gambar1.1. Dari bagan klasiikasi tersebut, materi dapat dibedakan atas 2 kelompok besar materi, yaitu zat dan campuran. Kelompok zat dapat dibedakan sebagai unsur dan senyawa. Sedangkan kelompok campuran dapat dibedakan sebagai campuran heterogen, campuran homogen, dan koloid.


Gambar 1.1. Bagan Klasiikasi Materi3

1. Zat

Melalui beberapa cara pemisahan, materi yang tidak murni itu dapat dipisahkan kembali (dimurnikan) dari campurannya; misalnya melalui cara penguapan, cara penyaringan, cara tarikan magnet, dll. Cara-cara ini dapat diterapkan bergantung pada sifat campurannya.

Campuran serbuk besi dan serbuk belerang dapat kita pisahkan besinya dari belerang dengan menggunakan magnet. Besi akan memisah dari belerang karena besi menempel (tertarik) pada magnet. Dalam hal lain, air sumur dapat kita uapkan melalui pemanasan untuk memperoleh air murni (akuades).

Materi seperti besi, belerang, dan air inilah yang digolongkan sebagai zat. Contoh lain dari materi di sekitar kita yang tergolong zat adalah gula, alkohol, tembaga, emas, oksigen, nitrogen, asam sulfat, dan sebagainya.

Zatdideinisikan sebagai materi yang bersifat tunggal dan homogen4. Bersifat tunggal artinya hanya satu-satunya zat dan tidak ada zat lain selain dirinya; bersifat homogen artinya sifat di semua bagian zat itu bersifat serbasama baik sifat isis

3Widi Prasetiawan, Kimia Dasar 1 ( Jakarta: Cerdas Pustaka, 2009), 8.4Dedi Permana, Inti Sari Kimia SMA (Bandung: Pustaka Setia, 2004), 17.

6 Kimia Dasar

(wujud, warna, rasa, bau, dll.) maupun sifat kimianya (rumus kimia, kereaktifan, dll.).

Bagan skematik materi memperlihatkan bahwa zatdapat dibedakan sebagai unsur dan senyawa. Dari serangkaian contoh tentang zat di atas maka yang tergolong senyawa adalah air, alkohol, asam sulfat, dan gula; sementara yang tergolong unsur adalah besi, belerang, tembaga, emas, oksigen, dan nitrogen.

a. UnsurKarena unsur tergolong zat, berarti unsur bersifat tunggal

dan homogen. Sifat lain dari unsur adalah unsur tak dapat diurai atau dipecah menjadi bagian yang lebih kecil (atau lebih sederhana). Dengan demikian, unsur dapat dideinisikan sebagai berikut.

Unsur merupakan, zat tunggal yang tak dapat diurai menjadi bagian yang lebih kecil (sederhana)5. Contoh unsur adalah semua logam (termasuk besi, emas, tembaga, dst.), nitrogen, oksigen, dst.

Gambar 1.2 Komposisi Rata-rata Keberadaan Unsur (%massa).

5Sunjaya Akhmad, Ilmu Kimia Umum Untuk Universitas dan Pendidikan Tinggi Lainnya. (Surabaya: Sinar Wijaya,1982).


Dimanakah unsur itu dijumpai? Unsur alam ditemukan dimana-mana; di luar angkasa, di udara, di air, di permukaan tanah, sampai di perut bumi. Unsur alam yang paling dekat dengan kehidupan kita di antaranya besi, aluminium, tembaga, emas, seng, karbon, fosfor, belerang, raksa, nitrogen, oksigen, hidrogen, neon, dst.

Unsur ada yang berwujud padat, cair, dan ada yang berwujud gas. Manusia kini telah mengenal paling tidak, ada 110 unsur. Di antara 110 unsur, ada 94 unsuralam(unsur yang telah tersedia di alam), dan selebihnya berupa unsurbuatan, yakni unsur yang berhasil dibuat manusia di laboratorium. Jumlah keseluruhan unsur relatif tidak berubah, namun bukan tidak mungkin di masa datang, manusia akan berhasil lagi dalam membuat unsur buatan.

b. Senyawa

Senyawa dideinisikan sebagai zat yang dapat diurai menjadi unsur-unsur pembentuknya melalui cara kimia.

Berdasar batasan di atas, senyawa merupakan hasil penggabungan dua jenis unsur atau lebih secara kimia. Peristiwa penggabungan secara kimia sering dinyatakan dengan istilah persenyawaan. Dapat diduga, betapa banyaknya senyawa di alam ini yang dapat dibentuk dari 110 unsur yang ada. Senyawaalami merupakan senyawa yang terbentuk melalui proses kimia alami; sedangkan senyawa yang terbentuk sebagai hasil rakayasa manusia secara kimia disebut senyawabuatanatau senyawasintetis.

Contoh senyawa, antara lain: Air, gula, alkohol, asam klorida, asam cuka, karbon dioksida, karbon monoksida, karat besi, karet, dst. Senyawa yang dapat dibuat oleh manusia, di antaranya gula, alkohol, asam cuka, asam sulfat, karet, dst.

Air dapat diurai dari unsur pembentuknya berupa gas hidrogen (H2), dan gas oksigen (O2). Contoh senyawa lain, gas karbon dioksida terbentuk dari unsur karbon dan unsur

8 Kimia Dasar

oksigen; gula terbentuk dari unsur karbon, hidrogen, dan oksigen; sementara garam dapur terbentuk dari unsur natrium dan unsur klor.

Bagaimana caranya kita mengetahui bahwa suatu materi tergolong senyawa sedangkan materi lainnya tergolong bukan senyawa? Uraian lebih rinci tentang senyawa akan diberikan pada bagian khusus.

c. CampuranCampuran dideinisikan sebagai, materi yang terbentuk

dari hasil penggabungan 2 jenis zat atau lebih secara isis6.

Jelas bahwa campuran merupakan hasil penggabungan beberapa zat. Atau campuran tergolong “materi yang terdiri dari sekumpulan zat”. Sifat isis zat asal pembentuknya tidak hilang seluruhnya, dan sebagian sifat isis lain muncul sebagai sifat campurannya. Dengan demikian, campuran dapat terjadi antar unsur dan unsur, unsur dan senyawa, atau senyawa dan senyawa. Jadi dapat dinyatakan bahwa antar zat dapat bergabung membentuk campuran. Di alam ini banyak sekali ditemui campuran, baik di atmosfer, di hidrosfer, dari litosfer sampai di perut bumi.

Tabel 1.2 Ciri-ciri pembeda jenis-jenis campuran

6Chang, Raymond.Kimia Dasar Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid. ( Jakarta: Erlangga, 2004).


Campuran dapat dibedakan sebagai campuran heterogen, campuran homogen, dan campuran koloid. Bagaimana caranya sehingga kita dapat mengelompokkan campuran sebagai campuran heterogen (serbaneka), campuran homogen (campuran serbasama), atau sebagai campuran koloid? Ciri-ciri pada tabel 1.2 di atas dapat kita terapkan.

1) Campuran heterogenBerdasarkan ciri-ciri tersebut, di antara ketiga jenis

campuran, campuran heterogen paling mudah dikenal dan mudah ditemukan di sekitar kehidupan. Campuran heterogen di sekitar kita dapat dijumpai sebagai tanah, air lumpur, pasir bangunan, pasir-semen, air-minyak, dan lain-lain.

2) Campuran homogenCampuran homogen dapat dijumpai di sekitar kita misalnya

udara, air gula, air hujan, air cuka, paduan logam, dsb.Udara terdiri dari campuran gas-gas seperti gas nitrogen, gas oksigen, gas karbon dioksida, dan gas lainnya. Air gula terbentuk dari campuran antara air dan gula, sedangkan paduan logam merupakan campuran homogen antara 2 logam atau lebih.

Campuran homogen memiliki satu ciri khas, yaitu tidak akan memisah sendiri sampai waktu kapan pun. Oleh karena itu campuran homogen disebut juga campuran sejati atau populer dengan sebutan larutan. Jadi dapat dideinisikan bahwa larutan merupakan “campuran homogen antara dua zat atau lebih”. Dalam larutan, zat dalam jumlah terbanyak berperan sebagai pelarut, sementara zat lainnya berperan sebagai zat terlarut.

3.) Campuran koloidCampuran koloid dapat ditemukan dalam kehidupan

misalnya berupa asap, kabut, busa, sirup, air susu, air sumur, cat, dst.Asap terbentuk dari campuran antara partikel karbon dan udara; sedangkan kabut merupakan titik-titik air dalam

10 Kimia Dasar

udara. Air sumur yang tampak jernih (bidang batasnya agak sukar diamati), namun jika didiamkan beberapa lama, air sumur tersebut akan memisah dengan lapisan lumpur-halusnya melekat pada dinding/dasar wadahnya.

Mengenai campuran dikenal juga istilah sistem dispersi. Ada 3 macam sistem dispersi7, yaitu sistem dispersi molekuler (atau sistem larutan); sistem dispersi halus (atau sistem koloid); dan sistem dispersi kasar (atau suspensi). Ketiga jenis ukuran partikel pada ketiga campuran atau sistem tersebut dapat digambarkan seperti berikut.

Gambar 1.3 Perbedaan larutan, koloid dan suspensi

Suspensi memiliki bidang batas (dapat diindera) dan segera dapat memisah, maka dikatakan suspensi merupakan sistem 2 fasa.Sementara larutan merupakan sistem satu fasa (tidak memiliki bidang batas, dan tidak memisah).

Lainnya halnya dengan koloid, indera tidak dapat mendeteksi bidang batas namun koloid dapat memisah dalam selang waktu tertentu. Untuk mendeteksi, campuran itu koloid atau bukan, dapat digunakan sumber cahaya. Caranya, lewatkan berkas cahaya pada sistem campuran, jika cahaya dihamburkan maka berarti sistem campuran itu tergolong koloid.

Dengan demikian “sistem koloid” terletak antara “sistem larutan” dan “suspensi”. Artinya, sistem koloid memiliki

7Anonim,Kimia Dasar. (Surabaya:Jurusan Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya, 1991).


ciri-ciri yang merupakan perpaduan ciri dari kedua sistem lainnya. Ciri sistem koloid itu antara lain:bidang batas antara zat terdispersi dan medium pendispersi hanya dapat dideteksi dengan bantuan mikroskop-ultra (ukuran partikel cukup kecil),bersifat 2 fasa tetapi sukar memisah (cukup stabil), dantak dapat disaring dengan kertas saring biasa.

C. PeRubaHan mateRI

Setiap materi di alam ini selalu berubah. Materi tak pernah diam; tidak terkecuali diri termasuk di dalam diri kita. (Benarkah?). Contoh perubahan pada materi: pertumbuhan, pergerakan, pembelahan, penguapan, pencernaan, pembakaran, perkaratan, pelapukan, pembusukan, dst.

Sesungguhnya, perubahan materi melibatkan perubahan sifat dari materi itu sendiri. Perubahan sifat ini ada yang hanya melibatkan perubahan sifat isisnya saja, dan ada pula yang melibatkan perubahan sifat kimianya. Biasanya perubahan sifat kimia selalu melibatkan perubahan sifat isis dari materi itu.

Apa yang menyebabkan suatu materi mengalami perubahan?Energilah penyebab materi berubah. Materi selalu mengandung energi; materi berubah maka berubah pula kandungan energinya. Pembebasan energi menyebabkan kandungan energi dari materi asal berkurang; sementara penyerapan energi menyebabkan materi asal bertambah kandungan energinya8. Oleh karena itu sering dikatakan bahwa perubahan materi selalu disertai dengan perubahan energi.

1. PerubahanFisis

Salah satu bentuk energi penyebab suatu materi berubah ialah energi panas. Pemanasan dapat menyebabkan lilin meleleh; air menguap; kamper (kapur barus) dan iodium

8Sukardjo, Kimia Fisika, (Yogyakarta: Rineka Cipta, 1997).

12 Kimia Dasar

menyublim; dll. Energi mekanik dapat mengubah batang pohon menjadi papan atau balok kayu. Energi cahaya membuat materi di sekeliling kita berwarna, dan tiada cahaya semua materi berwarna hitam.

Peristiwa-peristiwa di atas merupakan contoh perubahan materi yang melibatkan perubahan sifat isis materi itu pada wujud, bentuk, atau warnanya. Lelehan lilin ketika membeku akan diperoleh kembali lilin; uap air jika diembunkan akan diperoleh kembali air yang sifat sama dengan air semula; begitu juga uap kamper akan menyublim menjadi padatan kamper.

Perubahan materi yang hanya melibatkan perubahan pada sifat isis suatu materi dinamakan perubahan isis. Dapat dinyatakan bahwa ciri umum dari perubahan isis adalah perubahan yang tidak menghasilkan zat baru dan perubahannya bersifat sementara (zat asal dapat diperoleh kembali). Perubahan wujud materi dan nama perubahannya ditunjukkan oleh gambar berikut..

Gambar 1.4 Diagram perubahan wujud materi

Perubahan isis dapat diterapkan sebagai teknik pemisahan campuran menjadi komponennya. Air akan menguap bila dipanaskan, maka untuk memperoleh air murni dari air keruh adalah dengan cara pendidihan dan pengembunan. Contoh lain,


untuk memperoleh iodium murni dapat menerapkan teknik penyubliman terhadap iodium kotor. Teknik pemisahan isis bergantung pada sifat isis komponen penyusun campuran.

2. PerubahanKimia

Bila kita memanaskan kayu, maka suhunya akan naik; dan bila suhu ini sampai pada titik bakarnya, maka kayu itu akan terbakar dengan sendirinya. Contoh lain perubahan kimia pada materi di alam sekitar kita adalah besi menjadi karat besi, kayu menjadi kayu lapuk, daun hijau berubah menguning, buah-buahan membusuk, dsb.

Di laboratorium dapat dilakukan 2 percobaan dengan menggunakan bahan yang sama, yaitu 1 bagian serbuk belerang dan 1 bagian serbuk besi:

a. Percobaan-1, campur kedua serbuk sehomogen mungkin ke dalam sebuah tabung reaksi. Amati hasilnya (inderalah sifat isis materi yang diperoleh). Dekatkan materi hasil pencampuran dengan magnet. Amati apa yang diperoleh.

b. Percobaan-2, campur kedua serbuk sehomogen mungkin ke dalam sebuah tabung reaksi, lalu panaskan campuran secara perlahan. Hentikan bila sebagian campuran telah berubah. Amati hasilnya (inderalah sifat isis materi yang diperoleh kedua zat). Dekatkan materi hasil pencampuran dengan magnet. Amati apa yang diperoleh.Beberapa contoh perubahan materi yang dikemukakan di

atas memiliki perbedaan dengan perubahan isis. Pada contoh tersebut, sifat isis maupun sifat kimia dari materi sebelum dan sesudah perubahan sangat berbeda. Pada perubahan isis, tidak semua sifat asal hilang dan masih tampak pada materi setelah perubahan. Namun pada perubahan kimia, sifat asal menghilang tidak tampak pada materi setelah perubahan. Dikatakan, materi hasil perubahan merupakan materi baru yang sifatnya baru. Materi baru ini bersifat kekal (sukar

14 Kimia Dasar

berubah kembali ke materi asal). Dengan kata lain, perubahan kimia menyebabkan materi asal berubah menjadi materi baru.

Perubahan yang menyebabkan terbentuknya materi baru, atau perubahan materi yang melibatkan perubahan sifat materi secara kekal disebut sebagai perubahan kimia9.

Dari uraian di atas, perbedaan pokok antara perubahan isis dan perubahan kimia dapat diikhtisarkan menurut Tabel 1.3 di bawah ini.

Tabel 1.3 Perbedaan perubahan isis terhadap perubahan kimia

No PerubahanFisika PerubahanKimia1 Hanya melibatkan

perubahan pada sifat isis materi

Melibatkan perubahan baik pada sifat kimia maupun sifat isis materi

2 Bersifat sementara Bersifat permanen

3 Tidak menyebabkan terbentuknya zat baru

Menyebabkan terbentuknya zat baru

Berdasarkan perbedaan ciri kedua perubahan itu maka perubahan materi di alam sekitar dapat dikelompokkan ke dalam perubahan isis atau perubahan kimia.

D. ReakSI kImIa

Istilah perubahan kimia lebih populer dengan sebutan reaksi kimia; atau kadangkadang cukup dengan sebutan reaksi. Di atas telah disinggung bahwa perubahan kimia atau reaksi kimia memiliki ciri-ciri yang dapat membedakannya dari perubahan isis.

9Chang, Raymond, Kimia DasarKonsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 1, ( Jakarta: Erlangga:2004).


Perubahan kimia (reaksi kimia) selalu melibatkan perubahan pada sifat kimia maupun sifat isis dari materi. Jika kedua materi dicampurkan, dan ciri bahwa reaksi keduanya terjadi adalah (a) terjadinya perubahan warna, (b) timbulnya gas, atau (3) terbentuknya endapan.Secara lebih rinci perubahan kimia atau reaksi kimia dapat dijelaskan seperti berikut.Reaksi kimia menyebabkan perubahan pada sifat kimia maupun sifat isis materi. Pada prakteknya perubahan ini dapat diamati gejalanya melalui ciri isis antara lain:

1. Terjadi Perubahan Warna

Gejala ini dapat diamati langsung melalui penginderaan. Beberapa contoh reaksi:

a. Kertas atau kayu yang terbakar.

b. Daging buah apel yang terkelupas kulitnya.

c. Logam besi (abu2) yang berubah menjadi karat besi (merah kecoklatan)

2. Timbul gasGejala ini dapat dideteksi dari gelembung-gelembung gas,

bau, atau perubahan volum/tekanan.Beberapa contoh reaksi:

a. Lantai keramik/marmer yang tersiram oleh air aki (terbentuk gas CO

2).

b. Mencelupkan paku ke dalam air aki (terbentuk gas hidrogen, H

2).

c. Meneteskan air pada karbid (terjadi gas etuna; gas untuk mengelas logam).

Selain contoh di atas adalah “makanan yang terbungkus plastik” yang sering menggelembung karena terbentuknya gas. Berarti makanan itu telah mengalami perubahan kimia.Gas apa yang terbentuk dari suatu reaksi dapat diperkirakan dari bau atau warna yang khas dari gas itu; tetapi kadang-

16 Kimia Dasar

kadang gas ada yang tak berwarna dan tak berbau maka sering diperlukan zat lain atau cara tertentu untuk mengetahuinya.

Tabel 1.4 Contoh gas dan Sifatnya

Gas Sifat(caramengetahuinya)karbon dioksida (CO2)

tak berwarna; tak berbau; dapat dideteksi dengan mengalirkan pada air kapur, larutan menjadi keruh.

amoniak (NH3) tak berwarna; berbau pesing (khas)

hidrogen sulida (H2S) tak berwarna; berbau belerang (telur busuk)

asam asetat (CH3COOH)

tak berwarna; berbau cuka (khas)

3. Terbentuk EndapanGejala ini dapat diketahui langsung seperti terjadi

kekeruhan, penggumpalan, atau pengkristalan. Beberapa contoh reaksi:

karbon dioksida + air kapur à (terbentuk endapan putih)

CO2 + Ca(OH)

2 à CaCO

3 + air

tak berwarna tak berwarna endapan putih tak berwarna

air aki + air kapur à (terbentuk endapan putih)

H2SO

4 + Ca(OH)

2 à CaSO

4 + air

tak berwarna tak berwarna endapan putih tak berwarna

Catatan:

Di samping ciri di atas, ada reaksi yang keberlangsungannya dicirikan oleh adanya perubahan suhu. Misalnya pada


reaksi antara -kapur tohor dan air-; -karbid dan air-; atau -pembakaran bahan bakar-. Reaksi ini tergolong pada reaksi yang membebaskan energi panas (kalor).

Ada suatu reaksi memberikan beberapa gejala sekali gus (lihat pada contoh di atas). Tetapi ada pula reaksi tanpa gejala sehingga tak terdeteksi oleh indera. Misalnya: reaksi soda api dan asam klorida membentuk garam dapur dan air.

Soda api + asam klorida à (tak ada gejala)

NaOH + HCl à NaCl + H2O

tak berwarna tak berwarna (larutan tak berwarna).

a. Reaksi kimia bersifat kekal(Kekal dapat diartikan bahwa materi hasil perubahan

bersifat tetap dan tak dapat kembali menjadi zat semula. Biasanya zat asal dapat diperoleh kembali dengan cara melalui reaksi kimia juga. Jadi perubahan kimia menghasilkan materi yang sifatnya tetap atau kekal.)

b. Reaksi kimia menghasilkan materi baru( Jika dua materi berbeda sifat isis maupun sifat kimianya;

berarti kedua materi itu berbeda jenisnya. Oleh karena itu bila suatu materi mengalami perubahan dan hasilnya berupa materi yang berbeda baik sifat isis maupun sifat kimia terhadap materi asal, maka dikatakan bahwa materi yang terbentuk itu merupakan materi baru.)

Dari uraian di atas dapat dikemukakan bahwa bila suatu materi mengalami perubahan dengan menghasilkan materi baru yang sifatnya kekal (baik isis dan kimia) berarti materi itu mengalami perubahan kimia; atau reaksi kimia telah terjadi10.

10Sukardjo, Kimia Fisika, (Yogyakarta: Rineka Cipta, 1997).

18 Kimia Dasar

Percobaan berikut ini dapat Sdr lakukan untuk melihat gejala yang mungkin terjadi dan menunjukkan bahwa perubahan kimia atau reaksi kimia telah berlangsung.

Tabel 1.5 Tabel pengamatan

e. maCam ReakSI kImIa

Reaksi kimia banyak macamnya bergantung pada dasar kajian yang diterapkan. Reaksi yang berdasarkan pada arah reaksi, dikenal ada 2 jenis11: reaksi sintesis (reaksi pembentukan suatu materi/zat dari beberapa zat), dan ranalisis (reaksi penguraian suatu materi/zat menjadi beberapa zat).

Contoh

1. Reaksi fotosintesis, reaksi pembentukan karbon dioksida (dari karbon dan oksigen), reaksi pembentukan batu-kapur (dari kalsium, oksigen, dan karbon dioksida).

2. Reaksi penguraian air (menjadi hidrogen dan oksigen), reaksi penguraian bijih besi (menjadi besi dan oksigen), reaksi penguraian batu kapur (menjadi kaput tohor dan karbon dioksida).Reaksi yang berdasarkan pada bentuk energi yang terlibat,

dikenal:

a. Reaksi eksoterm (reaksi yang disertai pelepasan energi panas) dan reaksi endoterm (reaksi yang disertai

11Musbach, Musaddiq, Fisika Modern II. ( Jakarta: Depdikbud,1996).


penyerapan energi panas).

b. Reaksi fotosintesis (reaksi pembentukan materi oleh penyerapan energi cahaya); reaksi fotoanalisis (reaksi penguraian materi oleh penyerapan energi cahaya); reaksi kemiluminesen (reaksi kimia yang memancarkan energi cahaya).

3. Reaksi elektrolisis (reaksi penguraian materi oleh penyerapan energi listrik); reaksi elektrokimia (reaksi kimia yang dapat menghasilkan energi listrik).

4. Reaksi nuklir (reaksi kimia yang melibatkan energi radiasi nuklir).

f. RanGkuman

1. Materi dideinisikan segala sesuatu yang mempunyai massa, menempati ruang, dan memiliki sifat antara lain dapat dilihat, dicium, didengar, diraba, atau dapat dirasa.

2. Materi memiliki sifat isis maupun sifat kimia; sifat isis meliputi wujud, rasa, bau, warna, bentuk, dan beberapa tetapan isis; dan sifat kimia meliputi kereaktifan (kemudahan bereaksi; mudah terbakar), rumus kimia, struktur ikatan. Materi juga memiliki 2 macam sifat lain yakni sifat intensif (yang tidak bergantung pada jumlah/ukuran materi), dan sifat ekstensif (yang bergantung pada jumlah/ukuran materi).

3. Energi dideinisikan sebagai sesuatu yang dapat melakukan kerja atau usaha. Energi tak dapat diciptakan dan dimusnahkan; energi dapat berubah dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi lainnya.

4. Materi mencakup 2 golongan besar materi yakni zat dan campuran. Zat dapat dibedakan sebagai unsur dan senyawa; sedangkan campuran dapat dibedakan sebagai campuran heterogen, campuran homogen (larutan), dan

20 Kimia Dasar

koloid. Istilah lain mengenai campuran adalah sistem dispersi molekuler (larutan), sistem dispersi halus (koloid), dan sistem dispersi kasar (suspensi).

5. Materi dapat mengalami perubahan dengan melibatkan perubahan energi.

6. Perubahan isis merupakan perubahan materi yang hanya melibatkan perubahan sifat isis materi itu, dan sifat perubahannya tidak kekal (bersifat sementara).

7. Perubahan kimia merupakan (1) perubahan materi yang melibatkan perubahan pada sifat kimia (kadang juga sifat isis) dari materi itu; atau (2) perubahan yang menghasilkan materi baru bersifat tetap (kekal).

8. Ciri-ciri perubahan kimia atau reaksi kimia adalah (1) terjadinya perubahan warna, (2) timbulnya gas, dan (3) terbentuknya gas.

9. Reaksi kimia banyak macamnya, di antaranya reaksi analisis, reaksi sintesis, reaksi eksoterm, reaksi endoterm, reaksi fotosintesis, reaksi nuklir, dst.

10. Reksi kimia tidak bertentangan dengan hukum kekekalan materi dan hukum kekekalanenergi.

G. LATIHAN(SOAL-SOAL)

1. Apakah yang dimaksud materi? Perjelaslah dengan disertai 10 contoh dari lingkungan tempat tinggal Sdr.!

2. Ada berapa jenis energi berdasar sifatnya?

3. Energi apa yang terkandung di dalam kayu yang terletak di atas meja?

4. Apa beda unsur dan senyawa?

5. Kelompokkanlah deretan materi berikut mana yang tergolong unsur dan senyawa.


-air-air-hujan-logambesi-kuningan-tanah liat-logam emas-oksigen-gula-

6. Sebutkanlah ada berapa macam campuran yang Sdr ketahui?

7. Apakah beda antara larutan dan suspensi?

8. Jika Sdr menemui deretan materi seperti di bawah ini, maka kelompokkanlah mana yang tergolong campuran dan mana zat.

–gula-air gula-air mata-aluminium-air raksa-pasta gigi-tanah-

9. Air dalam botol tertetesi 4-5 tetes minyak kelapa. Apa pendapat Sdr mengenai campuran yng terjadi?

10. Ambil sebatang tusuk sate, lalu bakarlah. Amati segera apa yang terjadi dengan menyebutkan semua hasil penginderaan Sdr dihubungkan dengan materi dan energi.

11. Apa yang dimaksud dengan perubahan isis dan perubahan kimia?

12. Berikanlah masing-masing 1 contoh perubahan isis yang disebabkan oleh bentuk energi berikut.

a. energi panas

b. energi listrik

c. energi translasi

d. energi cahaya

13. Sebutkan perbedaan antara perubahan isis dan perubahan kimia!

14. Sebutkan tanda atau ciri yang menunjukkan bahwa materi berikut ini telah mengalami perubahan kimia!

a. besi

b. kertas

22 Kimia Dasar

c. daun

d. makanan

15. Berikanlah 1 contoh materi di sekitar kehidupan yang dapat mengalami reaksi kimia dikarenakan oleh:

a. pemanasan

b. pembakaran

c. benturan/gon

d. penyinaran

16. Nyalakan sebatang lilin pada tempat yang bebas tiupan angin. Setelah 5 menit amati dan catat apa yang terjadi pada materi tersebut.


bab II

PemISaHan Dan Pembuatan

CamPuRan

a. CaRa PemISaHan komPonen CamPuRan

Pemahaman atas sifat materi dapat memudahkan manusia dalam memperlakukan materi itu sesuai dengan kebutuhan hidupnya. Manusia dapat memisahkan logam dari campurannya; air lumpur dapat dijernihkan; garam dapat dipisahkan dari air laut; minyak bumi dapat dipecah menjadi berbagai minyak bakar; dan banyak lagi. Ada 7 cara pemisahan komponen campuran menjadi komponen penyusun-penyusunnya yaitu12:

1. PemisahanBerdasarUkuranPartikel

Teknik ini diterapkan bergantung pada sifat campuran. Saringan dapat berupa ayakan atau kertas saring dengan ukuran pori-pori saringan yang dikehendaki. Butiran padatan dapat dipisahkan dari butiran lebih besar dapat menggunakan ayakan dengan ukuran pori-pori yang dikehendaki. Air lumpur atau air keruh dapat disaring menggunakan kertas saring-halus.

12Huheey, J. E., Inorganic Chemistry Principles of Structure and Reactivity, Second Edition, (New York, Harper International Edition, 1978).

24 Kimia Dasar

Gambar 2.1 Teknik Pemisahan Komponen Padatan-Cairan: [a] Saringan Biasa dengan kertas saring, dan [b] Saringan Buchner

dengan penghisap.

2. PemisahanBerdasarkanPerbedaanFasa

Campuran antar dua zat ada yang menghasilkan campuran homogen (larutan) atau campuran heterogen (atau campuran 2 fasa). Contoh campuran 2 fasa antar 2 zat cair umpamanya adalah campuran antar minyak tanah dan air. Jenis campuran 2 fasa cair ini dapat dipisahkan dengan menggunakan alat yang namanya corong pisah.

Gambar 2.2 Teknik Pemisahan Komponen dari Campuran dua fasa dengan menggunakan corong pisah.


3. PemisahanBerdasarPerbedaanTitikDidih

Distilasiatau penyulingan merupakan proses pemisahan komponen berdasarkan perbedaan titik didih dari komponen cairnya yang membentuk campuran. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah (atau yang mudah menguap), maka uap yang terbentuk dialirkan untuk diembunkan dan ditampung pada tempat khusus. Air yang diperoleh dari hasil penyulingan dikenal sebagai akuades (berasal kata “aquadestilata”). Teknik distilasi juga diterapkan pada pemisahan komponen dari minyak bumi dengan cara distilasibertingkat.

Gambar 2.3. Contoh Rangkaian Peralatan Distilasi. [a] Teknik Distilasi Biasa, dan [b] Teknik Distilasi bertingkat

4. PemisahanBerdasarKristalisasiKristalisasi diterapkan berdasarkan kelarutan zat.

Kemampuan melarut suatu zat dalam sejumlah pelarut adalah tertentu dan berbeda-beda; maka dengan mengurangi jumlah pelarutnya, sebagian dari zat yang terlarut akan muncul berupa bangunan padat yang disebut kristal. Pengurangan

26 Kimia Dasar

pelarut dapat dilakukan dengan cara menguapkan pelarutnya secara perlahan atau dibantu melalui pemanasan. Kristal yang terbentuk dapat dipisahkan dari cairannya melalui penyaringan, dan kristalnya lalu dikeringkan.

Gambar 2.4 Teknik Kristalisasi [a], dan Teknik Sublimasi [b]

Dikenal pula teknik sublimasi terhadap kristal yang mudah menguap seperti iodium, dan kapur barus (kamper). Kristal tak murni dipanaskan perlahan, dan uapnya akan menyublim pada dasar bejana yang dingin, dan padatan ini lalu dipisahkan. Padatan/kristal yang diperoleh disebut sublimat.Di samping itu dikenal pula beberapa teknik pemisahan materi dari campurannya seperti kromatograi, osmosis, elektroforesis, sentrifuser.

5. Ekstraksi

Pemisahan campuran dengan cara ekstraksi didasarkan pada perbedaan kelarutan komponen dalam pelarut yang berbeda. Campuran dua komponen(misal A dan B) dimasukkan dalam pelarut X dan Y. Syaratnya kedua pelarut ini tidak dapat bercampur, seperti air dan minyak. Semuanya dimasukkan ke dalam corong pisah dan dikocok agar bercampur sempurna dan kemudian didiemkan sampai pelarut X dan Y memisah


kembali. Kini zat A dan B berada dalam kedua pelarut X dan Y, tetapi perbandingannya tidak sama.

Misalkan A lebih banyak larut dalam X, sedangkan B lebih banyak larut di Y. Akhirnya A dan B telah terpisah walaupun tidak sempurna. Kedua pelarut dipisahkan menggunakan corong pisah.Jumlah B dalam pelarut X dapat dikurangi dengan cara diatas, yaitu menambahkan pelarut Y sehingga B tertarik lebih banyak ke Y. Demikian juga untuk menarik A dari pelaruy Y, dengan menambahkan pelarut X.

Proses ekstraksi dapat berlangsung pada:

a. Ekstraksi parfum, untuk mendapatkan komponen dari bahan yang wangi.

b. Ekstraksi cair-cair atau dikenal juga dengan nama ekstraksi solven. Ekstraksi jenis ini merupakan proses yang umum digunakan dalam skala laboratorium maupun skala industri.

c. Leaching, adalah proses pemisahan kimia yang bertujuan untuk memisahkan suatu senyawa kimia dari matriks padatan ke dalam cairan.

6. KromatograiKromatograi adalah suatu teknik pemisahan molekul

berdasarkan perbedaan pola pergerakan antara fase gerak dan fase diam untuk memisahkan komponen (berupa molekul) yang berada pada larutan. Molekul yang terlarut dalam fase gerak, akan melewati kolom yang merupakan fase diam.Molekul yang memiliki ikatan yang kuat dengan kolom akan cenderung bergerak lebih lambat dibanding molekul yang berikatan lemah. Dengan ini, berbagai macam tipe molekul dapat dipisahkan berdasarkan pergerakan pada kolom.

Setelah komponen terelusi dari kolom, komponen tersebut dapat dianalisis dengan menggunakan detektor atau dapat dikumpulkan untuk analisis lebih lanjut. Beberapa alat-alat

28 Kimia Dasar

analitik dapat digabungkan dengan metode pemisahan untuk analisis secara on-line (on-line analysis) seperti: penggabungan kromatograi gas (gas chromatography) dan kromatograi cair (liquid chromatography) dengan mass spectrometry (GC-MS dan LC-MS), Fourier-transform infrared spectroscopy (GC-FTIR), dan diode-array UV-VIS (HPLC-UV-VIS).

Berdasarkan jenis eluen atau fase gerak dan absorbennya atau fase diamnya, kromatograi dapat dibagi ke dalam empat cara, yaitu kromatograi kolom, kertas, lempeng tipis, dan gas.

Kromatograi Kolom adalah kromatograi yang fase diamnya dimasukkan ke dalam kolom atau tabung (pipa) kaca .

Gambar 2.5 Kromatograi Kolom

Kromatograi Kertas adalah jenis kromatograi yang menggunakan kertas sebagai absorben (fase diam) dan zat cair sebagai eluennya (fase gerak). Campuran komponen diteteskan pada kertas (kertas kromatograi) dengan pipet kecil, misalkan pada dua titik P dan Q. Kemudian kertas dicelupkan hati-hati sampai garis yang telah dibuat sebelumnya, sehingga titik P dan Q tidak terbenam. Kertas digantungkan supaya stabil


dan dibiarkan agar eluen naik perlahan sambil membawa komponen yang terdapat pada P dan Q.

Gambar 2.6 Kromatograi Kertas

Kromatograi lempeng tipis (KLT) menggunakan lempeng tipis (seperti lempeng kaca atau logam yang dilumuri padatan sebagai adsorben. Caranya dengan mencelupkan lempengan kedalam bubur adsorben dan dikeringkan. Setelah itu lempeng ditetesi campuran akan dipisahkan.

Gambar 2.7 Kromatograi Lapis Tipis

Kromatograi Gas adalah kromatograi yang menggunakan gas sebagai eluennya, sedangkan komponen di dalam alat akan diubah jadi gas dan mengalir bersama eluen. Kecepatan

30 Kimia Dasar

mengalir komponen akan berbeda dan akan mengakibatkan terpisahnya komponen yang satu dengan yang lain.

Gambar 2.8 Kromatograi Gas

7. ElektroforesisProses ini menggunakan aliran listrik berdasarkan kutub

positif dan negative. Elektroforesis merupakan pergerakan zat bermuatan listrik akibat adanya pengaruh medan listrik. Elektroforesis gel merupakan suatu teknik analisis penting dan sangat sering dipakai dalam bidang biokimia dan biologi molekular. Secara prinsip, teknik ini mirip dengan kromatograi: memisahkan campuran bahan-bahan berdasarkan perbedaan sifatnya. Dalam elektroforesis gel, pemisahan dilakukan terhadap campuran bahan dengan muatan listrik yang berbeda-beda (menggunakan prinsip dalam elektroforesis.

b. Pembuatan LaRutan

Pekerjaan di laboratorium, adakalanya bertujuan untuk memisahkan komponen dari campurannya, dan ada pula bertujuan untuk memperoleh campuran tertentu dengan pencampuran beberapa komponen. Tujuan yang terakhir ini biasanya untuk memperoleh macam campuran berupa larutan, terutama larutan padat-cair dan larutan cair-cair. Zat yang berperan sebagai pelarut disebut zat pelarut (solven),


dan zat yang melarut disebut zatterlarut(solute)13. Biasanya pada sistem cair-cair, zat dalam larutan yang berada dalam jumlah terbesar berfungsi sebagai pelarut, sedangkan zat-zat lainnya sebagai zat terlarut. Reaksi-reaksi kimia banyak yang berlangsung dalam sistem larutan, terutama dalam pelarut air.

1. Pelarutan

Melarut merupakan suatu proses masuk dan menyebarnya partikel-partikel zat terlarut ke dalam pelarut. Dengan demikian proses pelarutan atau pembentukan larutan membutuhkan waktu. Dapatkah proses pelarutan dipercepat? Atau adakah faktor-faktor yang mempengaruhi proses pelarutan?

Pertanyaan di atas dapat dijawab dengan melakukan serangkaian percobaan di laboratorium atau di rumah seperti berikut.

a. Ke dalam 2 gelas masing-masing diisi 100 mL pelarut air kemudian masing-masing dimasukkan 10 g butiran gula pasir. Gelas 1 tanpa pengadukan dan gelas 2 dibantu dengan pengadukan. Amati apa yang terjadi.

b. Ke dalam 2 gelas masing-masing diisi 100 mL pelarut air. Gelas 1 dimasukkan dimasukkan 10 g butiran gula pasir, dan gelas 2 dimasukkan 10 g serbuk halus gula pasir. Biarkan dan tunggu (amati) apa yang terjadi.

c. Siapkan 3 kertas yang berisi 10 g butiran gula pasir. Isi gelas 1 dengan 100 mL air dingin (beri tanda batas); gelas 2 dengan air panas (sampai tanda batas), dan gelas 3 dengan air mendidih (sampai tanda batas). Ukur suhu pelarut dan kemudian masukkan ketiga gula setakaran di atas ke dalam ketiga gelas. Biarkan melarut dan tunggu (amati) apa yang terjadi.

13Saito, Taro, Kimia Anorganik(Diterjemahkan oleh Ismunandar). (Reproduced by permission of Iwanami Shoten, Publishers, Tokyo, 1996).

32 Kimia Dasar

Dari percobaan ini dapat disimpulkan mengenai faktor-faktor apa yang mempengaruhi proses pelarutan.

2. MembuatLarutan

Dari faktor-faktor yang mempengaruhi pelarutan, maka agar larutan dapat diperoleh dengan waktu lebih cepat, dan terutama lebih aman, diperlukan beberapa tindakan awal seperti berikut, antara lain:

a. Perkecil dulu butiran padatan (dalam lumpang), baru kemudian dipindahkan untuk dilarutkan sedikit demi sedikit ke dalam gelas kimia berisi sejumlah pelarutnya, sambil diaduk perlahan. Setelah selesai pindahkan ke dalam botol kemasannya yang telah diberi etiket.

b. Jika zat terlarutnya berupa asam-asam pekat, maka asam pekat dialirkan melalui batang pengaduk ke dalam gelas kimia berisi sejumlah pelarut. Setelah selesai pindahkan ke dalam botol kemasannya yang telah diberi etiket.

Gambar 2.9 Pembuatan larutan

3. Konsentrasi/Kadar LarutanKadar larutan atau konsentrasi larutan merupakan

banyaknya zat terlarut dalam sejumlah volum pelarut. Hasil larutan yang dibuat dapat dinyatakan dalam etiket, sebagai contoh: 50 g glukosa/100 mL air atau Larutan Glukosa (50 g/100 mL air).


Sering dalam pekerjaan laboratorium pada penyiapan pereaksi untuk keperluan percobaan dibutuhkan larutan dengan kadar tertentu. Banyak macam kadar yang diterapkan, beberapa diantanya adalah: Zat dapat berada dalam keadaan murni; dapat bersama dengan zat lain berupa campuran; atau terlarut dalam pelarut seperti air. Untuk menyatakan jumlah atau banyaknya zat itu dalam campuran atau larutannya sering digunakan satuankadaratau satuankonsentrasi.

Satuan kadar biasanya diterapkan untuk menunjukkan tingkat kemurnian atau kandungan suatu zat dalam campurannya, misalnya NaCl 100% (murni); NaCl 95% (mengandung 5% zat asing atau pengotor).

Satuan konsentrasi menunjukkan banyak zat yang berada/melarut dalam sejumlah tertentu campuran/larutannya. Bergantung pada satuan yang diterapkan sebagai ukuran dari zat terlarut dan pelarut maka dikenal berbagai satuan konsentrasi larutan.

Dari batasan tersebut, ‘kadar’ dan ‘konsentrasi’ memiliki beberapa persamaan hanya satuan konsentrasi sering diterapkan untuk zat yang berada dalam campuran homogen atau dalam sistem larutan.

a. Karat

Istilah karat sering dijumpai di sekitar kehidupan namun memiliki beberapa pengertian, antara lain:

1) Satuan berat untuk batu permata dimana 1 karat setara dengan 200mg.Contoh: batu permata 250 karat berarti batu permata ini beratnya 50 g.

2) Satuan kadar yang biasanya digunakan untuk menunjukkan kemurnian emas dimana 1 karat setara dengan kandungan 1/24 bagian emas murni dalam campurannya.Contoh: perhiasan emas 22 karat berarti perhiasan itu terbuat dari 22 bagian emas murni dan 2 bagian logam pencampur.

34 Kimia Dasar

b. Persen; %Satuan ini dapat diterapkan untuk campuran maupun

larutan. Ada tiga tipe satuan, yaitu persen-massa, %(b/b); persen-volum, %(v/v); dan persen massa-volum, %(b/v).

Penerapan ketiga macam kadar di atas bergantung pada keberadaan sifat campuran zat. Perhatikan ketiga contoh keberadaan sifat campuran berikut ini.

Gambar 2.10 Komposisi dan satuan komponen dalam campuran. [a] Komponen campuran hanya dalam satuan massa; [b] Komponen campuran hanya dalam satuan volum; dan [c] Komponen campuran

hanya dalam satuan massa dan satuan volum.

1) Persen Massa, %(b/b)Persen-massa komponen A, atau %(b/b) A dideinisikan

sebagai berat A (dalam g) komponen A dalam dalam 100 gram total berat komponen. Dari deinisi ini dapat dinyatakan sebagai:

%(b/b) A

Persen tipe ini mudah diterapkan untuk menggambarkan kadar dari sifat campuran seperti dicontohkan oleh Gbr 2.10 a. Kadar besi adalah,


Disebut: besi 90%.

Contoh lain: Ditimbang 10 g gula, dan diukur 90 mL air (beratnya 90 g karena massa jenis air adalah 1). Larutan yang diperoleh, kadarnya adalah Larutan Gula 10%(b/b), biasa hanya ditulis sebagai Larutan Gula 10%.

2) Persen Volum; %(v/v)Persen-volum komponen A, atau %(v/v) A dideinisikan

sebagai volum zat A (dalam mL) dalam 100 mL total volum komponen. Dari deinisi ini dapat dinyatakan sebagai:

%(v/v) A =

Persen tipe ini mudah diterapkan untuk menggambarkan kadar dari sifat campuran seperti dicontohkan oleh Gambar 2.10 b. Kadar alkohol adalah,

(v/v)

Disebut: alkohol 80%.

Contoh lain: Diukur 10 mL alkohol, dan diukur 90 mL air, lalu keduanya dicampurkan. Larutan yang diperoleh, kadarnya adalah larutan alkohol 10%(v/v), biasa dapat ditulis sebagai Larutan Alkohol 10%(v/v).

3) Persen massa/volum; %(b/v)Persen berat-volum komponen A, atau %(b/v) A

dideinisikan sebagai berat A (dalam g) dalam 100 mL total volum komponen. Dari deinisi ini dapat dinyatakan sebagai:

36 Kimia Dasar

%(b/v) A =

Persen tipe ini mudah diterapkan untuk menggambarkan kadar dari sifat campuran seperti dicontohkan oleh Gbr 2.10 c. Kadar larutan NaCl adalah,

Kadar larutan NaCl = (b/v)

Disebut: larutan NaCl 10%(b/v).

Contoh lain: Ditimbang 10 g gula, dan gunakan gelas ukur 100 mL lalu isi pelarut air setinggi 90 mL. Larutkan gula ke dalam gelas ukur, setelah larut tambahi pelarut air sampai tanda batas 100 mL. Larutan yang diperoleh, kadarnya adalah Larutan Gula 10%(b/v).

4) PpmSatuan kadar ini umumnya diterapkan terhadap kandungan

zat yang jumlahnya sangat kecil dalam campurannya. Misalnya kadar logam mineral dalam air, kadar gas dalam udara, dan untuk kadar larutan yang sangat encer. 1 ppm dideinisikan sebagai 1 bagian zat itu per 1 juta bagian campuran.

Keterangan: ppm singkatan dari part per million atau bagian per juta (bpj)

Larutan dengan konsentrasi 1 bpj, berarti mengandung 1 gram zat terlarut dalam tiap 1 juta (106) gram larutan atau 1 miligram zat terlarut dalam tiap 1 kg larutan


Contoh soal :

1. Konsentrasi maksimum yang diizinkan arsen di dalam air minum adalah 0,05 bpj, berarti di dalam 1 liter air minum, maksimal terdapat 0,05 miligram arsen.

2. Udara mengandung gas karbon dioksida, CO2 sebesar

0,032%. Berapakah kadar gas CO2 jika dinyatakan dalam

satuan ppm?

Jawab:

Jadi kadar CO2 dalam udara sebesar 320 ppm.

Contoh soal lain :

• Kadar besi dalam air minum dari PDAM adalah 15 ppm. Berapakah banyaknya besi (dalam g) dalam setiap liter air minum jika massa jenis air minum = 1?

Jawab:

Massa jenis air minum = 1; 1 kg setata dengan 1 L air minum.

38 Kimia Dasar

Jadi untuk setiap liter air minum mengandung 1,5 x 10-2 g besi atau 0,015gbesi.

Catatan:

Udara merupakan larutan yang terdiri dari gas nitrogen, gas oksigen, dan gas-gas lain. Gas nitrogen berfungsi sebagai pelarut sementara gas oksigen dan gas lainnya sebagai zat terlarut.Dalam perunggu, tembaga sebagai pelarut sedangkan seng sebagai zat terlarut. (Medali perunggu terbuat dari 84% tembaga dan 16% seng.)

5) Molaritas (M)Molaritas merupakan salah satu cara untuk menyatakan

kosentrasi larutan,selain molalitas, normalitas maupun fraksi mol. Molaritas menyatakan jumlah mol zat yang terlarut dalam satu liter larutan. Molaritas dilambangkan dengannotasi M dan satuannya adalah mol/liter14. Rumus yang digunakan untuk mencari molaritas larutan adalah:

M = n/V

Jika zat yang akan dicari molaritasnya ada dalam satuan gram dan volu-menya dalam mililiter, maka molaritasnya dapat dihitung dengan rumus :

dengan:

M = molaritas (mol/Liter atau mmol/mL)

g = massa zat terlarut (gram)

Ar = massa atom relatif

Mr = massa moleku

mL = volume dalam mililiter

14James E. Brady, Kimia Universitas, (Jakarta: Erlangga, 2000).


Contoh:

1. Tentukan molaritas 0,2 mol HCl dalam 1 liter larutan!

Dik

n = 0,2 mol

V = 1 liter

M = n/V = 0,2 mol/1 liter = 0,2 M

2. Tentukan molaritas larutan yang dibuat dari 2 gram NaOH yang dilarutkan ke dalam air sampai volumenya menjadi 500 mL!

Jawab

Dik

massa NaOH = 2 g

V = 500 mL = 0,5 L

Mol = g/Mr

Mr NaOH = Ar Na + Ar O + Ar H

= 23 + 16 + 1 = 40

Mol = 2 /40 = 0,05

M = mol/Liter = 0,05/0,5 = 0,1 M

Atau

= 0,1 M

6) Hubungan antara Molaritas dengan Kadar LarutanDi laboratorium ditemui banyak zat kimia yang berwujud

larutan dengan satuan kadar kepekatan (%) tertentu, sehingga

40 Kimia Dasar

untuk memanfaatkan dalamkegiatan praktikum harus ditentukan untuk diencerkan sesuai dengan molaritasyang dikehendaki. Untuk itu harus ditentukan terlebih dahulu molaritasnyadengan mengubah satuan kadar kepekatan (%) dengan molaritas.

Mr

massaxdxM

%10=

M = molaritas (mol/L)

D = berat jenis (g/mL)

Mr = massa molekul relatif

Contoh:

Tentukan molaritas dari asam sulfat pekat yang mengandung 96% H

2SO

4 dan massa jenis 1,8 kg L–1! (diketahui Ar H = 1,

S = 32, dan O = 16)

Jawab:

Dik:

% massa= 96%

d = 1,8 g/ml

Mr = 98

7) Pengenceran LarutanSeringkali di laboratorium, larutan yang tersedia

mempunyai molaritastidak sesuai dengan yang kita kehendaki. Jika larutan yang tersedia mempunyaimolaritas yang lebih besar dari yang kita butuhkan, maka kita harus melakukanpengenceran. Pengenceran menyebabkan volume dan molaritas larutan berubah,tetapi jumlah mol zat terlarut tidak berubah.Rumus yang digunakan adalah:


V1 x M

1 = V

2 x M

2

Dan kita sepakati bahwa:

V1 = volumelarutan pekat yang akan diencerkan

M1 = molaritas larutan pekat

V2 = volume larutan yang akan kita buat

M2 = Konsentrasi larutan yang akan dibuat

Contoh

Tentukan molaritas larutan yang terjadi, jika 50 mL larutan H

2SO

4 2 M ditambahdengan 150 mL air!

Jawab:

Dik:

V1 = 50 mL

M1 = 2 M

V2 = V1 + 150 mL = 50 mL + 150 mL = 200 mL

M2 = ......?

V1 x M

1 = V

2 x M

2

M2 = (V

1 x M

1) / V

2

M2 = (50 x 2) / 200 = 0,5 M

KonsentrasiCampuran

Jika dua atau lebih larutan sejenis yang konsentrasinya berbeda dicampurkan, maka konsentrasi campuran dapat ditentukan dengan:

42 Kimia Dasar

Diketahui bahwa

Mol = Molaritas x Volume

Maka,

Contoh:

100 ml larutan 0,1 M HCl dicampur dengan 150 ml larutan 0,2M HCl. Berapa molaritas campuran tersebut?Jawab:

8) Kemolalan (m)Kemolalan menyatakan banyaknya mol zat terlarut dalam

1 kg zat pelarut.

g = berat zat terlarut dalam gram

p = berat pelarut dalam gram


Contoh

Tentukan molalitas dari 3 gram urea (CO(NH2)

2), Mr = 60

yang dilarutkan dalam 500 ml air!

Jawab

9) FraksiMol (X)Fraksi mol menunjukkan perbandingan jumlah mol zat

terlarut terhadap jumlah mol larutan.

X terlarut + X pelarut = 1

Contoh

Jika di dalam 414 gram air ter larut 73 gram HCl, berapa fraksi mol HCl dalam Air? (Mr HCl = 36,5 dan H

2O = 18)

Jawab

Mol HCl = 73/36,5 = 2 mol

Mol H2O = 414/18 = 23 mol

44 Kimia Dasar

10) Normalitas

N = gr ek/ Liter

Grek= Mol X Jml H+ atau OH-

C. RanGkuman

Pemahaman atas sifat materi dapat memudahkan manusia dalam memperlakukan materi itu sesuai dengan kebutuhan hidupnya. Manusia dapat memisahkan logam dari campurannya; air lumpur dapat dijernihkan; garam dapat dipisahkan dari air laut; minyak bumi dapat dipecah menjadi berbagai minyak bakar; dan banyak lagi. Ada 7 cara pemisahan komponen campuran menjadi komponen penyusun-penyusunnya yaituPemisahan Berdasar Ukuran PartikeL, Pemisahan Berdasarkan Perbedaan Fasa, Pemisahan Berdasar Perbedaan Titik Didih, Pemisahan Berdasar Kristalisasi, Ekstraksi, Kromatograi, dan Elektroforesis.Pekerjaan di laboratorium, adakalanya bertujuan untuk memisahkan komponen dari campurannya, dan ada pula bertujuan untuk memperoleh campuran tertentu dengan pencampuran beberapa komponen. Tujuan yang terakhir ini biasanya untuk memperoleh macam campuran berupa larutan, terutama larutan padat-cair dan larutan cair-cair. Zat yang berperan sebagai pelarut disebut zat pelarut (solven), dan zat yang melarut disebut zat terlarut (solute)15. Biasanya pada sistem

15Saito, Taro, Kimia Anorganik(Diterjemahkan oleh Ismunandar).


cair-cair, zat dalam larutan yang berada dalam jumlah terbesar berfungsi sebagai pelarut, sedangkan zat-zat lainnya sebagai zat terlarut. Reaksi-reaksi kimia banyak yang berlangsung dalam sistem larutan, terutama dalam pelarut air.

D. LatIHan

1. Glukosa di pasaran memiliki kemurnian 95%. Hitunglah berapa g zat asing (pengotor) untuk setiap 1 kg glukosa 95%. ( Jawab: 50 g.)

2. Udara merupakan campuran dari gas nitrogen (79%), gas oksigen (20%), dan gas-gas lainnya (1%). Sebutkan mana zat yang bertindak sebagai pelarut, dan mana yang berindak sebagai zat terlarutnya?

3. Lima mL alkohol 95% dituangkan ke dalam 100 mL akuades. Berapa kadar alkohol yang diperoleh? ( Jawab: alkohol 4,5%.)

4. Di laboratorium tersedia alkohol 95%(v/v) dengan massa-jenis 0,8. Hitunglah berapa mL alkohol 95% yang harus diukur untuk memperoleh 20 g alkohol 95%? Diketahui:

5. Seseorang yang akan melangsungkan percobaan membutuhkan 100 mL larutan iodium dalam larutan alkohol. Orang itu mencampurkan 1 g kristal iodium ke dalam 50 mL alkohol 25%(v/v).

6. Nyatakan kadar larutan iodium tersebut dalam %(b/v). Anggap padatan iodium tidak mengubah volum campuran.

7. Nyatakan kadar larutan iodium tersebut dalam %(b/b). Anggap massa-jenis dari air adalah 1, dan alkohol adalah 0,8.

(Reproduced by permission of Iwanami Shoten, Publishers, Tokyo, 1996).

46 Kimia Dasar

8. Hitunglah besarnya molaritas larutan NaOH yang dibuat dengan melarutkan 16 gramNaOH (Ar Na = 23 dan O = 16) dalam 250 mL air!

9. Hitunglah besarnya K2Cr

2O

7 yang harus ditimbang untuk

membuat 500 mL larutan K2Cr

2O

7 0,05 M (Ar K = 39, Cr =

52, dan O = 16)!

10. Hitunglah volume (mL) yang diperlukan untuk melarutkan 0,53 gram Na2CO3 untuk membuat larutan Na

2CO

3 0,01M

(Ar Na = 23, C = 12, O = 16)!

11. Hitunglah besarnya molaritas larutan asam nitrat yang mengandung 63% HNO

3 massa jenisnya 1,8 kg L–1 (Ar H

= 1, N = 14, O = 16)!

12. Berapakah molaritas H2SO

4 1,0 M yang dibutuhkan untuk

membuat 250 mL larutanH2SO

4 0,1 M?

13. Berapakah volume air yang ditambahkan pada 25 mL larutan HCl 2 M, untuk membuatlarutan HCl 0,5 M ?

14. Berapakah volume larutan HCl 0,2 M yang dibuat dari 5,88 mL larutan HCl berkadar36,5% dan massa jenis 1,7 kg L–1( Ar H = 1 dan Cl = 35,5).

15. Berapa volume air yang harus ditambahkan pada 50 mL larutan HNO

3 2 M untukmembuat larutan HNO

3 0,5 M?

16. Sebutkanlah berbagai teknik pemisahan komponen dari campurannya!

17. Di lab Sdr ada zat padat yang terkena sedikit air hingga zat menjadi basah. Beri saran bagaimana caranya untuk memperoleh kembali zat padat yang bebas air.

18. Seseorang membuat larutan gula dengan melarutkan gula ke dalam pelarut air. Namun larutan yang diperoleh ada partikel-partikel yang mengambang. Coba sarankan bagaimana cara membebaskan kotoran-kotoran tersebut.

19. Suatu larutan 40% massa NaNO3 mempunyai kerapatan


1,36 gram/ml. Hitunglah fraksi mol, kemolalan, dan kemolaran dari NaNO

3 (Mr = 85)


bab III

StoIkIometRI

a. HUKUM-HUKUMDASARILMUKIMIA

1. HukumKekekalanMassa

Pada tahun 1774, Lavoiser memanaskan timah dengan oksigen dalam ruang tertutup. Dengan menimbang secara teliti, ia berhasil membuktikan bahwa dalam reaksi itu tidak terjadi perubahan massa. Ia mengemukakan pernyataan yang disebut hukum kekekalan massa, yang berbunyi “pada reaksi kimia, massa zat pereaksi sama dengan massa zat hasil reaksi” dengan kata lain “Materi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan”16

Contoh: hidrogen + oksigen à hidrogen oksida

(4g) (32g) (36g)

Pada mulanya para ahli meyakini kebenaran hukum ini karena berdasarkan percobaan. Akan tetapi timbul masalah pada reaksi eksotermik dan reaksi endotermik, karena menurut Albert Einstein massa setara dengan energi, yang dinyatakan dengan persamaan :

16Widi Prasetiawan, Kimia Dasar 1,( Jakarta: Cerdas Pustaka, 2009).

50 Kimia Dasar

E = mc2

Dengan E = energi ( J), m = massa materi (g), dan c = kecepatan cahaya (Artinya timbulnya energi dalam suatu peristiwa mengakibatkan hilangnya sejumlah massa. Sebaliknya, terserapnya energi disertai terciptanya massa. Namun demikian, perhitungan menunjukkan bahwa perubahan dalam reaksi sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Misalnya, reaksi 2 g hidrogen dengan 16 g oksigen menjadi air melepaskan energi setara dengan 10-9 g massa. Jadi, hukum kekekalan massa masih tetap berlaku.

2. Hukumperbandingantetap

Proust (1754-1826)17, mencoba menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk membentuk air.Hasil Eksperimen Proust seperti pada tabel berikut:

Tabel 3.1 Data hasil percobaan

Massa hidrogen yang direaksikan (g)

Massa oksigen yang

direaksikan (g)

Massa air yang terbentuk (g)

Sisa hidrogen atau oksigen

(g)1212

889

16

999

18

-1 g hidrogen1 g oksigen

-

Dari tabel di atas terlihat, bahwa setiap 1 gram gas hidrogen bereaksi dengan 8 gram oksigen, menghasilkan 9 gram air. Hal ini membuktikan bahwa massa hidrogen dan massa oksigen yang terkandung dalam air memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1 : 8, berapapun banyaknya air yang terbentuk. Dari percobaan yang dilakukannya, Proust mengemukakan

17Chang, Raymond. Kimia Dasar (Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 1). ( Jakarta: Erlangga, 2004).


teorinya yang terkenal dengan sebutan, Hukum Perbandingan Tetap, yang berbunyi “Perbandingan massa unsur-unsur penyusun suatu senyawa selalu tetap”18.

Contoh: Jika kita mereaksikan 4 gram hidrogen dengan 40 gram oksigen, berapa gram air yang terbentuk?

Jawab:

Perbandingan massa hidrogen dengan oksigen = 1 : 8. Perbandingan massa hidrogen dengan oksigen yang dicampurkan = 4 : 40. Karena perbandingan hidrogen dan oksigen = 1 : 8, maka 4 gram hidrogen yang diperlukan 4 x 8 gram oksigen yaitu 32 gram. Untuk kasus ini oksigen yang dicampurkan tidak bereaksi semuanya, oksigen masih bersisa sebanyak ( 40 – 32 ) gram = 8 gram. Nah, sekarang kita akan menghitung berapa gram air yang terbentuk dari 4 gram hidrogen dan 32 gram oksigen? Tentu saja 36 gram. Oksigen bersisa = 8 gram.

Contoh. Hasil pemeriksaan garam dari Madura dan Lombok menghasilkan data sebagai berikut:

Tabel 3.2 Data hasil percobaan

Massa garam Massa natrium Massa klor

MaduraLombok

0,2925 g1,7750 g

0,1150 g0,6900

0,1775 g1,0650 g

Tunjukkan bahwa garam mempunyai perbandingan unsur yang tetap!

Jawab

18Sunjaya Akhmad, Ilmu Kimia Umum Untuk Universitas dan Pendidikan Tinggi Lainnya. (Surabaya: Sinar Wijaya, 1982).

52 Kimia Dasar

Garam madura : % natrium =

% klor =

Garam Lombok: % natrium =

% klor =

3. HukumPerbandinganBerganda(HukumDalton)

Komposisi kimia ditunjukkan oleh rumus kimianya. Dalam senyawa, seperti air, dua unsur bergabung masing-masing menyumbangkan sejumlah atom tertentu untuk membentuk suatu senyawa. Dari dua unsur dapat dibentuk beberapa senyawa dengan perbandingan berbeda-beda. MIsalnya, belerang dengan oksigen dapat membentuk senyawa SO

2 dan

SO3. Dari unsur hidrogen dan oksigen dapat dibentuk senyawa

H2O dan H

2O

2.

Dalton menyelidiki perbandingan unsur-unsur tersebut pada setiap senyawa dan didapatkan suatu pola keteraturan. Pola tersebut dinyatakan sebagai hukum Perbandingan Berganda yang bunyinya “Bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, dimana massa salah satu unsur tersebut tetap (sama), maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana”19.

19Widi Prasetiawan, Kimia Dasar I, ( Jakarta: Cerdas Pustaka,2009).


Contoh:Nitrogen dan oksigen dapat membentuk senyawa-senyawa N

2O,NO, N

2O

3, dan N

2O

4 dengan komposisi massa

terlihat pada tabel berikut:

Tabel 3.3 Data percobaan .

SenyawaMassa

Nitrogen (g)Massa

Oksigen (g) Perbandingan

N2O

NON

2O

3

N2O

4

28142828

16164864

7 : 47 : 8

7 : 127 : 16

Dari tabel tersebut, terlihat bahwa bila massa N dibuat tetap (sama), sebanyak 7 gram, maka perbandingan massa oksigen dalam: N

2O : NO : N

2O

3 : N

2O

4 = 4 : 8 : 12 : 16 atau.1

: 2 : 3 ..: 4.

4. HukumPerbandinganVolume(GayLusssac)

Pada awalnya para ilmuwan menemukan bahwa, gas Hidrogen dapat bereaksi dengan gas Oksigen membentuk air. Perbandingan volume gas Hidrogen dan Oksigen dalam reaksi tersebut adalah tetap, yakni 2 : 1.

Kemudian di tahun 1808, ilmuwan Perancis, Joseph Louis Gay Lussac, berhasil melakukan percobaan tentang volume gas yang terlibat pada berbagai reaksi dengan menggunakan berbagai macam gas. Menurut Gay Lussac 2 volume gas Hidrogen bereaksi dengan 1 volume gas Oksigen membentuk 2 volume uap air. Pada reaksi pembentukan uap air, agar reaksi sempurna, untuk setiap 2 volume gas Hidrogen diperlukan 1 volume gas Oksigen, menghasilkan 2 volume uap air.

Untuk lebih memahami Hukum perbandingan volume, Anda perhatikan, data hasil percobaan berkenaan dengan volume gas yang bereaksi pada suhu dan tekanan yang sama.Data hasil percobaan adalah sebagai berikut:

54 Kimia Dasar

Tabel 3.4 Data percobaan Gaylussac

No Volume gas yang bereaksi Hasil Reaksi Perban-dingan Volume

1

2

3

4

Hidrogen + Oksigen1L + 0,5 LNitrogen + Hidrogen2 L + 6 LHidrogen + Klor1L + 1LEtilena + Hidrogen1L + 1L

Uap air 1LAmonia 4LHidrogen Klorida2LEtana 1L

2 : 1 : 2

1 : 3 : 2

1 : 1 : 2

1 : 1 : 1

Berdasarkan data percobaan pada tabel di atas, perbandingan volume gas yang bereaksi dan hasil reaksi, ternyata berbanding sebagai bilangan bulat. Data percobaan tersebut sesuai dengan Hukum perbandingan volume atau dikenal dengan Hukum Gay Lussac bahwa“ Pada suhu dan tekanan yang sama perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat “20.

5. SimbolAtom

Untuk memudahkan dalam penulisan unsur-unsur kimia, maka Pada tahun 1814, Johs Berzelius (1779-1884) seorang ahli kimia yang berasal dari Swedia, telah menciptakan symbol Atom, yang sampai sekarang masih tetap dipakai. Cara penulisannya, adalah sebagai berikut : Simbol Atom diambil dari huruf pertama dari nama unsur itu (dalam bahasa latin) dan ditulis dengan huruf besar. Bila huruf pertama dari beberapa unsur itu sama, maka symbol atom akan diikuti oleh huruf keduanya dan ditulis dengan huruf kecil. Bila huruf

20Chang, Raymond, Dasar Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 1. ( Jakarta: Erlangga, 2004).


pertama dan kedua juga sama maka symbol atom akan diikuti oleh huruf ketiganya (ditulis dalam huruf kecil). Dan begitu seterusnya.

Contoh:

Carbon ( C )

Calcium ( Ca )

Cadmium ( Cd )

Boron ( B )

Barium ( Ba )

Bismuth ( Bi )

Tapi ada beberapa pengecualian yang perlu diketahui yakni sodium, potassium dan Tungsten, symbol symbolnya diambil dari bahasa Jerman yakni Natrium (Na), kalium (K) dan Wolfram (W).

Tabel 3.5 Nama dan Simbol Unsur-Unsur Kimia Yang Sering Digunakan Dalam Ilmu Kimia.

N A M A SIMBOL N A M A SIMBOL

Aluminium Al Mangan Mn

Stibium (Antinomium)

Sb Hydrarygrum (Air Raksa)

Hg

Argon Ar Neon Ne

Arsenicum (Arsen) As Nickel (Nikel) Ni

Berillium Be Oksigen O

Barium Ba Nitrogen N

NAMA SIMBOL NAMA SIMBOL

Bismuth Bi Palladium Pd

56 Kimia Dasar

Boron B Phospor P

Bromine Br Platinum (Platina) Pt

Cadminum Cd Kalium K

Calcium (Kalsium) Ca Radium Ra

Chlorine Cl Radon Rn

Chromium (Krom) Cr Rubidium Rb

Cobalt (Kobalt) Co Selenium Se

Cuprum (Tembaga) Cu Silicon (Silikon) Si

Flourine F Argentum (Perak) Ag

Germanium Ge Natrium Na

Aurm (Emas) Au Strontium Sr

Helium He Sulfur (Belerang) S

Hydrogen (Hidrogen) H Stannum (Timah Putih)

Sn

Iodine I Titanium Ti

Ferrum (Besi) Fe Wolfram W

Kripton Kr Uranium U

Plumbum (Timah Hitam)

Pb Vanadium V

Lithium (Litium) Li Xenon Xe

Magnesium Mg Zincum (Seng) Zn

Carbon (Karbon) C

6. MassaAtomRelatif danMassaMolekulRelatif

Dalam struktur atom, Anda telah mempelajari bahwa atom, sangatlah kecil, oleh karena itu tak mungkin kita menimbang atom dengan menggunakan neraca.Berdasarkan perhitungan para ahli, satu atom Hidrogen memiliki massa 1,67 x 10 -27 Kg.


Untuk membandingkan massa atom yang berbeda-beda, para ahli menggunakan skala massa atom relatif dengan lambang “ Ar “Para ahli juga menggunakan isotop karbon C-12, sebagai standar dengan massa atom relatif sebesar 1221.

Contohnya :Massa atom rata-rata Oksigen 1,33 kali lebih besar dari pada massa atom karbon - 12.

Maka :Ar O = 1,33 x Ar C-12

= 1,33 x 12 = 15,96

Dengan ditetapkannya massa atom relatif karbon – 12 sebesar 12,000 , maka satuan massa atom relatif adalah :

Massa atom relatif suatu unsur menunjukkan berapa kali lebih besar massa atom unsur itu dibandingkan terhadap

atau

Massa molekul unsur atau senyawa dinyatakan oleh massa molekul (Mr). Massa molekul relatif adalah perbandingan massa molekul unsur atau senyawa terhadap

Dimana massa molekul = jumlah dari massa atom-atom penyusun molekul tersebut, dan

21Achamad, H. dan Tupamahu, M.S, Struktur Atom, Struktur Molekul, dan Sistem Periodik, (Bandung : PT. Citra Aditya Bakti, 2001).

58 Kimia Dasar

massa molekul relatif (Mr) =

misal molekul H2O:

massa molekul H2O = massa 2 atom H + massa 1 atom O

Massa molekul relatif (Mr) H2O =

Mr H2O =

Mr H2O = 2 x Ar H + 1x Ar O

Sehingga Mr =

ContohSoal:

1. Diketahui massa atom relatif H= 1, O = 16. Tentukan massa molekul relatif H

2O!

Penyelesaian:

Satu molekul H2O mengandung 2 atom H dan 1 atom O. Maka,

Mr H2O = 2 x Ar H + 1x Ar O

Mr H2O = (2 x 1) + (1 x 16)

= 2 + 16

= 18


2. Diketahui massa atom relatif (Ar) beberapa unsur sebagai berikut : Ca= 40; O = 16; H = 1 Tentukan massa molekul relatif (Mr) senyawa Ca(OH)

2

Penyelesaian : Satu molekul Ca(OH)2 mengandung 1 atom Ca, 2 atom O, dan 2 atom H Mr Ca(OH)

2 = Ar Ca + ( 2 Ar O ) + ( 2 Ar H )

= 40 + ( 2 x 16 ) + ( 2 x 1 )

= 40 + 32 + 2

= 74

7. Konsep Mol dan Tetapan Avogadro

Diagram diatas menunjukkan hubungan satuan mol dengan satuan jumlah zat yang lain. Hubungan massa zat dengan mol dapat dirumuskan:

Massa = mol x Ar/Mr

Contoh:

60 Kimia Dasar

Dalam suatu percobaan, diketahui mol CuSO4 adalah 0,2 mol. Berapa gram berat 0,2 mol CuSO

4? (Mr CuSO

4 = 159,5)

Jawab.

Dik: mol CuSO4 = 0,2 mol

Mr = 159,5

massa CuSO4 = 0,2 mol x 159,5 g/mol = 31,9 g

Hubungan massa dengan volume gas pada keadan standar (STP) dapat dirumuskan sebagai berikut:

Volume = mol x 22,4 L

Dimana 22,4L merupakan volum molar gas pada keadaan standar (suhu 0 °C atau 273 K, tekanan 1 atm dan 1 mol gas).

Untuk gas yang tidak dalam keadadaan standar hubungan mol dengan jumlah volume gas dapat dicari dengan persamaan gas ideal22:

V = volume gas (L)

n = mol gas

P = tekanan gas (atm)

R = tetapan gas (0,082 atm L/mol.K)

Apabila kita mereaksikan satu atom Karbon (C) dengan satu molekul Oksigen (O

2), maka akan terbentuk satu molekul

CO2. Tetapi sebenarnya yang kita 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 yamg bereaksi begitu besarnya, maka untuk menyatakannya, para ahli kimia menggunakan “ mol “ sebagai satuan jumlah partikel (molekul, atom, atau ion).Satu mol dideinisikan sebagai jumlah zat yang mengandung partikel zat itu sebanyak atom yang terdapat dalam 12,000 gram ato1m Karbon – 12. Jadi dalam satu mol suatu zat terdapat 6,022 x 1023 partikel. Nilai 6,022 x 1023 partikel/mol disebut sebagai tetapan Avogadro, dengan lambang L atau N. Hubungan mol dan jumlah partikel dapat dirumuskan:

N = n x L

N = jumlah partikel (atom, ion, molekul)

n = mol zat

L = bilangan Avogadro (6,022x1023)

Dalam kehidupan sehari-hari, mol dapat kita analogikan sebagai “ lusin “. Jika lusin menyatakan jumlah 12 buah, maka mol menyatakan jumlah 6,022 x 1023 partikel zat.Kata partikel pada NaCl, H

2O, N

2 dapat dinyatakan dengan ion dan molekul,

sedangkan pada unsur seperti Zn, C, dan Al dapat dinyatakan dengan atom. Perhatikan tabel berikut:

Tabel 3.6 Mol dan Jumlah Partikel

Unsur lambang jumlah Jenispartikel

Jumlahpartikel`

SengAluminiumNatrium KloridaAir

ZnAlNaClH

2O

1 mol1 mol1 mol1 mol

AtomAtomIonmolekul

6,022 x 1023 atom

6,022 x 1023 atom

6,022 x 1023 molekul6,022 x 1023 molekul

Rumus kimia suatu senyawa menunjukkan perbandingan jumlah atom yang ada dalam senyawa tersebut.Tabel dibawah inimenunjukkan Perbandingan atom-atom dalam H

2SO

4

62 Kimia Dasar

Tabel 3.7 Perbandingan atom-atom dalam H2SO

4

JumlahH2So

4JumlahAtomH JumlahAtomS JumlahAtomO

11 mol1 x (6,022 x 1023)6,022 x 1023

22 mol2 x (6,022 x 1023)1,204 x 1024

11 mol1 x (6,022 x 1023)6,022 x 1023

44 mol4 x (6,022 x 1023)2,408 x 1024

1 mol zat mengandung 6,022 x 1023 partikel

Contoh: Satu molekul air (H

2O) terdapat 6,022 x 10 23 molekul H

2O.

Ada berapa atom dalam 1 mol air tersebut?

Jawab : Satu molekul air (H

2O) tersusun oleh 2 atom H dan

1 atom O. Jadi 1 molekul air tersusun oleh 3 atom. 1 mol H

2O mengandung 6,022 x 10 23 molekul atau3 x 6,022 x

1023 atom = 1,806 x 1023 atom

8. Massa Molar ( M )Massa satu mol zat dinamakan massa molar (lambang

M). Besarnya massa molar zat adalah massa atom relatif atau massa molekul relatif zat yang dinyatakan dalam satuan gram. Perhatikan contoh pada tabel berikut:

Tabel 3.8 Unsur dan Massa Molar (M)

Nama Zat Rumus Ar atau Mr Massa Molar (M)

BesiAirGaram dapurKarbon

FeH2ONaClC

Ar = 56Mr = 18Mr = 53,5Ar = 12

56 g/mol18 g/mol53,5 g/mol12 g/mol

Massa suatu zat merupakan perkalian massa molarnya (g/mol) dengan mol zat tersebut (n).Perhatikan contoh berikut.

Contoh:

a. Jika diketahui Ar H = 1 ; Ar O = 16. Berapa massa 2 mol H2O?

Jawab :


Mr H2O = ( 2 . Ar H ) + ( 1 . Ar O )

= ( 2 x 1 ) + ( 1 x 16 )

= 18 Massa molar H

2O = 18 g/mol

Jadi massa 2 mol H2O = 2 mol x 18 g/mol = 36 gram

b. Jika diketahui Ar C = 12 ; Ar O = 16. Berapakah jumlah mol dari 11 gram CO

2

Jawab :

Mr CO2 = ( 1 x Ar C ) + ( 2 x Ar O )

= ( 1 x 12 ) + ( 2 x 16 ) = 44 Massa molar CO

2=44g/mol

= massa=Mrxmol

9. Volume Molar ( Vm )“Volume satu mol zat dalam wujud gas dinamakan volume

molar (dengan lambang, Vm) zat tersebut”23.Berapakah volume molar gas? Bagaimana menghitung volume sejumlah tertentu gas pada suhu dan tekanan tertentu?

Dengan mengandaikan gas yang akan kita ukur bersifat ideal, maka persamaan yang menghubungkan jumlah mol (n) gas, tekanan, suhu dan volume, adalah:

P.V=n.R.T

Dimana:

P =tekanan (satuan atmosir, atm) V =volume (satuan liter, L) n =jumlah mol gas

23Anonim, Kimia Dasar. Surabaya. ( Jurusan Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya,1991).

64 Kimia Dasar

R =tetapan gas ( 0,08205 L atm/mol. ?K ) T = suhu mutlak ( ?C + 273,15 ?K )

P.V= n . R . T V =

Jika, n = 1 mol

R=0,08205 L atm/mol. ?K P=1atm, dan T=273 ?K

Vm = 22,4 L

10. Menurut hukum Avogadro:

“Setiap gas yang volumenya sama, bila diukur pada suhu dan tekanan sama akan mengandung jumlah partikel yang sama”.Hal ini juga berarti bahwa:“ Setiap gas yang mengandung jumlah pertikel yang sama, pada suhu dan tekanan yang sama akan memiliki volume yang sama pula”24.

Pada keadaan standar (STP atau Standard, Temperatur and Pressure yaitu suhu 0oC, Tekanan 1 atm); volume sejumlah gas tertentu dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

V=nx22,4L

Anda perhatikan contoh soal berikut!

Contoh:

a. Hitung volume molekul gas CH4 pada keadaan STP!



Jawab: 3,01 x 10 23 molekul gas CH

4 = 0,5 mol

0,5 mol gas = 0,5 mol x 22,4 L/mol = 11,2 L Jadi volume gas CH4 tersebut = 11,2 L

b. Berapa Liter volume 17 gram gas H2S pada keadaan

STP? Diketahui Ar H = 1 ; S = 32 Jawab: Mr H

2S = ( 2 x 1 ) + ( 1 x 32 ) = 34

Mol H2S =

Volume H2S = n x Vm = 0,5 mol x 22,4 L/mol

= 11,2 L

c. Berapa mol gas metana (CH4) pada keadaan standar,

jika volumenya = 5,6 Liter? Jawab:

Mol CH =

d. Berapa liter volumen 6 gram gas NO (Mr = 30), jika diukur pada suhu 27 oC dan tekanan 1 atm? Jawab:

Mol NO = = 0,2 n = 0,2

P = 1 atm R = 0.082 T = 27 + 273 oK = 300 oK P . V = n . R .T 1 . V = 0,2 . 0,082 . 300 V = 164 x 3 x 10-2 V = 4,92 liter

66 Kimia Dasar

11. Gas-Gasa pada Suhu dan Tekanan SamaMenurut Avogadro “ Pada suhu dan tekanan yang

sama, gas-gas dengan volume sama, mengandung jumlah molekul yang sama, karena jumlah molekul sama, maka jumlah molnya pasti sama”. Jadi “Pada suhu dan tekanan yang sama (TP sama), maka perbandingan mol gas sama dengan perbandingan volume gas”25.

Dimana:

n1 = mol gas 1 n2 = mol gas 2 V1 = volume gas 1 V2 = volume gas 2

Contoh: Tentukan volume 22 gram gas CO

2, jika pada suhu dan

tekanan yang sama, 8 gram gas SO3 volumenya = 10 liter. Mr

CO2 = 44, Mr SO

3 = 80.

Jawab: mol gas CO

2 = 22/44 = 0,5

mol gas SO3= 8/80= 0,1

Jadi,

n1 = 0,5, n2 = 0,1 V1 = ? V2 = 10 L

Karena suhu dan tekanan sama, perbandingan mol menunjukkan perbandingan volume gas.

25Sunjaya Akhmad.Ilmu Kimia Umum Untuk Universitas dan Pendidikan Tinggi Lainnya. (Surabaya: Sinar Wijaya:1982).


Jadi V1 atau volume gas CO2 = L

b. RumuS moLekuL

1. RumusMolekuldanKadarUndurdalamSenyawa

Perbandingan massa dan kadar unsur dalam suatu senyawa dapat ditentukan dari rumus molekulnya, dimana:

Contoh:

a. Berapakah kadar C dan N dalam urea (CO(NH2)

2)?

Dimana, Ar C = 12 ; N = 14 ; O = 16 ; dan H = 1.

Jawab:

1 mol urea mengandung 1 atom C, 1 atom O, 2 atom N dan 4 atom H. Mr urea = 12 + 16 + 28 + 4 = 60

b. Tentukan massa C dan N dalam 10 gram CO(NH2)

2!

Jawab:

68 Kimia Dasar

2. PenentuanRumusEmpirisdanRumusMolekul

Rumus kimia menunjukkan jenis atom unsur dan jumlah relatif masing-masing unsur yang terdapat dalam zat. Banyaknya unsur yang terdapat dalam zat ditunjukkan dengan angka indeks.Rumus kimia dapat berupa rumus empiris dan molekul.Rumus empiris, rumus yang menyatakan perbandingan terkecil atom-atom dari unsur-unsur yang menyusun senyawa. Rumus molekul, merupakan rumus yamg menyatakan jumlah atom-atom dari unsur-unsur yang menyusun satu molekul senyawa.

Contoh : Anda perhatikan pada tabel berikut.

Tabel 3.9 Rumus molekul dan Rumus empiris

NamaSenyawa RumusMolekul RumusEmpiris

AirGlukosaBenzenaEtilenaAsetilena

H2O

C6H

12O

6

C6H

6

C2H

4

C2H

2

H2O

C2H

2O

CHCHCH

Rumus Molekul = (Rumu Empiris) n Mr Rumus Molekul = n x ( Mr Rumus Empiris )n = bilangan bulat

Untuk menentukan rumus empiris dan rumus molekul suatu senyawa, dapat ditempuh dengan langkah berikut :

a. Cari massa (persentase) tiap unsur penyusun senyawa

b. Ubah ke satuan mol

c. Perbandingan mol tiap unsur merupakan rumus empiris

d. Untuk mencari rumus molekul dengan cara : ( Rumus Empiris ) n = Mr

e. Kemudian kalikan n yang diperoleh dari hitungan, dengan rumus empiris.


Contoh :

a. Suatu senyawa terdiri dari 43,7% P dan 56,3% O. Tentukan rumus empirisnya ! (Ar P = 3 dan O = 16) Jawab: Misal massa senyawa = 100 gram Maka massa P dan O masing-masing 43,7 g dan 56,3 g

Perbandingan mol P : mol O =

= 1,41 : 3,52 = 1 : 2,5 = 2 : 5

Jadi rumus empirisnya P2O5

b. Suatu senyawa terdiri dari 60% Karbon, 5% Hidrogen, dan sisanya Nitrogen. Jika Mr senyawa itu = 80 (Ar C = 12 ; H = 1 ; N = 14). Tentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa itu!

Jawab :

Persentase Nitrogen = 100% - ( 60% + 5% ) = 35%

Misal massa senyawa = 100 gram

Maka massa C : N : H = 60 : 35 : 5 Perbandingan mol C : mol H : mol N = 5 : 5 : 2,5= 2 : 2 :1 Maka rumus empiris = C

2H

2N

Rumus molekul ( C2H

2N ) n = 80

( 24 + 2 + 14 ) n = 80 ( 40 ) n = 80

n = 80/40 = 2 Jadi rumus molekul senyawa tersebut = ( C

2H

2N )2=

C4H

4N

2

70 Kimia Dasar

3. MenentukanRumusKimiaHidrat(AirKristal)Hidrat adalah senyawa kristal padat yang mengandung

air kristal (H2O). Rumus kimia senyawa kristal padat sudah diketahui. Jadi pada dasarnya penentuan rumus hidrat adalah penentuan jumlah molekul air kristal (H2O) atau nilai x.Secara umum, rumus hidrat dapat ditulis sebagai :Rumus kimia senyawa kristal padat : x.H

2O.

Sebagai contoh garam Kalsium Sulfat, memiliki rumus kimia CaSO

4 . 2 H

2O, artinya dalam setiap 1 mol CaSO

4 terdapat

2 mol H2O. Beberapa senyawa berhidrat / berair kristal dapat

Anda lihat pada tabel berikut.

Tabel 3.10 Rumus hidrat

Nama Senyawa Jumlah Molekul Air Kristal

Rumus kimia

Kalsium SulfatAsam OksalatTembaga (II) SulfatNatrium sulfatMagnesium SulfatNatrium Karbonat

2255710

CaSO4.2H

2O

H2C

2O

4.2H

2O

CuSO4.5H

2O

Na2SO

4.5H

2O

MgSO4.7H

2O

Na2CO

3.10H

2O

Untuk jelasnya Anda simak contoh berikut! Contoh:

a. 5,0 gram hidrat dari Tembaga (II) Sulfat dipanaskan sampai semua air kristalnya menguap. Jika massa Tembaga (II) Sulfat padat yang terbentuk 3,20 gram. Tentukan rumus hidrat tersebut! (Ar Cu = 63,5 ; S = 32 ; O = 16 ; H = 1)

Jawab :

Langkah-langkah penentuan rumus hidrat :

- Misalkan rumus hidrat adalah CuSO4 . x H

2O

- Tentukan massa awal senyawa = 5,0 gram


- Tentukan massa ahir senyawa = 3,20 gram

- Tentukan massa air kristal (massa yang hilang) dengan massa awal dikurangi massa ahir (m. Awal- m. Akhir) = 5,0 – 3,20 g = 1,8 g

- Tentukan mol kristal/senyawa dan mol air kristal

- Tentukan perbandingan mol kristal dan mol air kristal

- mol CuSO4 : mol H

2O

Jadi CuSO4 : H

2O

1 : 5

Jadi Rumus hidrat dari tembaga (II) sulfat adalah CuSO

4.5H

2O

b. Bagaimanakah Rumus kimia garam Barium Klorida Berhidrat (BaCl2.x H2O) bila 12,2 gram garam tersebut dipanaskan menghasilakan zat yang tersisa sebanyak 10,4 gram. Ar Ba = 137 ; Cl = 35,5 ; O = 16 ; H = 1

Jawab: ....BaCl

2 . x H

2O àBaCl

2+ x H

2O

12,2 gram 10,4 gram (12,2 - 10,4) = 1,8 gram

Perbandingan, mol BaCl2 : mol H

2O =

= 1 : 2

Jadi rumus kimia garam tersebut BaCl2.2 H

2O

72 Kimia Dasar

4. PenulisanPersamaanReaksiKimia

Reaksi kimia merupakan contoh yang paling sesuai untuk perubahan kimia. Pada reaksi kimia, satu zat atau lebih diubah menjadi zat baru. Zat-zat yang bereaksi disebut pereaksi (reaktan). Zat baru yang dihasilkan disebut hasil reaksi (produk). Hubungan ini dapat ditulis sebagai berikut.

Persamaan reaksi kimia adalah suatu pernyataan yang menggambarkan reaksi kimia menggunakan rumus kimia dan lambang-lambang lain. Pada pembahasan lambang unsur anda telah mempelajari bagaimana menggunakan lambang-lambang kimia. Beberapa lambang lain yang digunakan pada persamaan reaksi kimia:

→ menghasilkan

+ ditambah

(s) padatan (s = solid)

(g) gas (g = gas)

(l) cairan atau leburan (l = liquid)

(aq) terlarut dalam air (aq = aquous)

Contoh persamaan reaksi

Pb(NO3)

2(aq) + 2Kl

(aq) → Pbl

2(s) + 2KNO

3(aq).

Lambang-lambang di sebelah kanan rumus-rumus tersebut adalah (s) untuk padatan, dan (aq) untuk larutan, yang berarti “terlarut dalam air”.

a. KoeisienApa arti angka-angka di sebelah kiri rumus pereaksi dan

hasil reaksi? Ingat bahwa hukum kekekalan massa menyatakan bahwa massa zat tidak berubah selama reaksi kimia. Atom-atom disusun ulang, namun tidak hilang atau musnah. Angka-angka ini, yang disebut koeisien, mewakili jumlah unit masing-masing zat yang berperan dalam reaksi. Misalnya, dalam reaksi


diatas, satu unit Pb(NO)3(aq) bereaksi dengan dua unit KI dan

menghasilkan satu unit PbI2 dan dua unit KNO

3.

Pb(NO)3(aq) + 2 KI à PbI

2 + KNO

3

Bagaimana cara menentukan koeisien-koeisien dalam suatu reaksi kimia? Dalam bagian berikut anda akan mengetahui bagaimana cara menentukan koeisien pada persamaan reaksi kimia.

b. Mengecek Kesetaraan Persamaan Reaksi KimiaBercak perak adalah perak sulida, Ag

2S. Senyawa ini

terbentuk ketika senyawa yang mengandung belerang di udara atau ma kanan bereaksi dengan perak. Penulisan persamaan reaksi kimia ini adalah.

Ag(s) + H2S(g) → A

g2S(s) + H

2(g).

Sekarang perhatikan persamaan tersebut. Ingat bahwa zat tidak tercipta atau musnah dalam reaksi kimia. Perhatikan bahwa terdapat satu atom perak pada pereaksi, yaitu Ag(s). Akan tetapi, terdapat dua atom perak dalam hasil reaksi, yaitu Ag

2S(s). Satu atom perak tidak dapat begitu saja menjadi

dua. Persamaan tersebut harus disetarakan sehingga dapat menggambarkan apa yang sebenarnya terjadi dalam reaksi tersebut. Persamaan reaksi kimia yang setara mempunyai jumlah atom masing-masing unsur yang sama pada kedua ruas persamaan tersebut. Untuk memastikan apakah persamaan itu setara, buatlah bagan yang ditunjukkan dalam Tabel berikut.

Atom Jumlah atom

Ag + H2S Ag

2S + H

2

AgHS

121

221

74 Kimia Dasar

Jumlah atom hidrogen dan jumlah atom belerang setara. Namun terdapat dua atom perak di sebelah kanan sedangkan di sebelah kiri hanya satu. Persamaan tersebut tidak setara. Untuk menyetarakan persamaan, jangan mengubah angka pada rumus yang sudah benar. Letakkan angka

koeisien di sebelah kiri rumus pereaksi dan hasil reaksi sehingga jumlah atom perak pada kedua sisi. Jika tidak ditulis angkanya, berarti koeisien tersebut satu.Bagaimana anda menentukan koeisien yang digunakan untuk menyetarakan persamaan tersebut? Penentuan ini biasanya merupakan proses mencoba-coba. Jika terlatih, proses tersebut menjadi mudah.

Pada persamaan reaksi kimia bercak perak, atom-atom belerang dan hidrogen sudah setara. Tidak perlu menambahkan koeisien didepan rumus-rumus yang mengandung atom-atom ini. Kemudian perhatikan rumus-rumus yang mengandung atom-atom perak: Ag dan Ag2S. Di sisi kanan terdapat dua atom perak, sedangkan di sisi kiri hanya terdapat satu. Jika ditambahkan koeisien 2 didepan Ag, persamaan tersebut menjadi setara, seperti ditunjukkan dalam Tabel berikut.

Atom Jumlah atom

2Ag + H2S Ag

2S + H

2

Ag

H

S

2

2

1

2

2

1

2Ag(s)

+ H2S

(g)→ Ag

2S

(s) + H

2(g).

c. Langkah-Langkah Menyetarakan Persamaan ReaksiKimia

1) Cara tabel (langsung)


Jika sepotong pita magnesium terbakar dalam labu berisi oksigen, terbentuklah serbuk putih yang disebut magnesiun oksida. Untuk menulis persamaan reaksi kimia yang setara untuk sebagian besar reaksi, ikuti 4 langkah berikut ini:

Langkah 1. Gambarkan reaksi dalam kata-kata, letakkan pereaksi disisi kiri dan hasil reaksi di sebelah kanan. Magnesium plus oksigen menghasilkan magnesium oksida.

Langkah 2. Tulispersamaan reaksi kimia untuk reaksi tersebutmenggunakan rumus-rumus dan lambang-lambang. Rumus untuk unsur-unsur umumnya hanya lambang-lambang. Akan tetapi, harus diperhatikan bahwa oksigen adalah molekul diatomik, O

2. Mg

(s) + O

2(g)

→MgO(s).

Langkah3. Hitunglah atom dalam persamaan. Buatlah bagan (tabel) untuk membantumu. Atom-atom magnesium sudah setara, namun atom-atom oksigen belum. Oleh karenanya persamaan ini belum setara.

Atom Jumlah atom

Mg + O2

MgO

MgO

12

11

Langkah4.Tentukan koeisien yang menyetarakan persamaan tersebut. Ingat, untuk menyetarakan persamaan jangan mengubah angka pada rumus yang sudah benar. Coba dengan memberi koeisien 2 di depan MgO untuk menyetarakan oksigen. Mg

(s) + O

2(g) 2MgO

(s)

Sekarang terdapat dua atom Mg di sisi kanan sedangkan di sisi kiri hanya satu jadi koeisien 2 juga dibutuhkan oleh Mg. 2Mg

(s) + O

2(g) →2MgO

(s).

Atom Jumlah atom

Mg + O2

MgO

76 Kimia Dasar

MgO

22

22

Contoh

Tuliskan reaksi berikut dan setarakan

a. Logam tembaga direaksikan dengan padatan belerang menghasilkan tembaga (I) sulida, Cu

2S.

b. Logam natrium direaksikan dengan air menghasilkan larutan natrium hidroksida (NaOH) dan gas hidrogen.

Jawab

a.

Atom Jumlah atom

2Cu + S Cu2S

Cu S 21

21

2Cu(s)

+ S(s)

→ Cu2S

(s)

b.

Atom Jumlah atom

2Na + 2H2O 2NaOH + H

2

NaHO

242

242

2Na(s)

+ 2H2O

(l) →2NaOH

(aq) + H

2(g)

2) Cara abc (Substitusi)Cara ini dilakukan dengan memberi koeisien sementara

dengan huruf a,b,c,d dan seterusnya. Kemudian melakukan


substitusi dengan berpedoman bahwa jumlah masing-masing atom di ruas kiri dama dengan jumlah atom pada ruasn kanan. Langkah-langkah:

Langkah1: memberi koeisien sementara, pilih rumus kimia yang paling kompleks dan berilah koeisien 1, sedangkan yang lainnya berilah koeisien a, b, c, dan seterusnya

Langkah2 : menyelesaikan secara substitusi, dengan prinsip jumlah masing-masing atom di ruas kiri = ruas kanan

Langkah3 : menuliskan hasil akhirContoh:

a). Setarakan reaksi Mg(s) + O2(g) → MgO(s).Jawab:

Langkah 1. rumus kimia yang paling kompleks MgO

a Mg + b O2 → MgO

langkah 2.

Jumlah di ruas kiri = jumlah di ruas kanan Hasil

Atom Mg a = 1 a = 1

Atom O 2b = 1 b = 1/2

Langkah 3.

Mg + O2→2MgO

Agar koeisien tidak pecahan, maka kalikan dengan 2, sehingga:

Mg + O2→ 2 MgO

b). Setarakan reaksi:

C7H

16 + O2 → CO

2 + H

2O

Jawab

Langkah 1: rumus kimia paling kompleks C7H

16 + a

O2→

b CO2 + c H

2O

78 Kimia Dasar

Langkah 2:

Jumlah di ruas kiri = jumlah di ruas kanan Hasil

Atom C 7 = b b = 7

Atom H 6 = 2c c = 8

Atom O 2a = 2b + c 2a = (2 x 7)+ 8 2a = 22a = 11

C7H

16 + 11 O

2→ 7 CO2 + 8 H

2O

d. Perhitungan KimiaPenentuan jumlah pereaksi dan hasil reaksi yang terlibat

dalam reaksi harus diperhitungkan dalam satuan mol. Artinya, satuan-satuan yang diketahui harus diubah kedalam bentuk mol. Metode ini disebut metode pendekatan mol.

Adapun langkah-langkah metode pendekatan mol tersebut antara lain:

1). Tuliskan persamaan reaksi dari soal yang ditanyakan dan setarakan

2). Ubahlah semua satuan yang diketahui dari tiap-tiap zat ke dalam mol

3). Gunakan koefesien reaksi untuk menyeimbangkan banyaknya mol reaktan dan produk.

4). Ubah satuan mol dari zat yang ditanyakan ke dalam satuan yang ditanya (L atau gram atau volume dll).

Contoh:

1) Berapa gram air (H2O) yang dihasilkan dari reaksi

pembakaran 4 gram H2 dengan O

2? Ar H= 1; O = 16.

Penyelesaian: Setarakan reaksinya: 2 H

2 + O

2à2H

2O


Agar penyelesain lebih mudah gunakan alur berikut:

g H2àmol H

2àmol H

2Oàg H

2O

ubah kecari ubah ke H

2= 4/2mol = 2 mol

H2O = x mol H

2 =2/2 x 2 mol = 2 mol

g H2O = 2 x Mr H

2O = 2 x 18 = 36 g

2) Satu mol logam Aluminium direaksikan dengan asam klorida secukupnya menurut reaksi: Al (s) + HCl (aq) àAlCl

3 (aq) + H

2 (g)

Ditanya: a. Berapa gram AlCl

3 yang terbentuk?

b. Berapa Volume gas H2 (STP)?

c. Berapa pertikel H2 yang terjadi? Ar Al = 27 ; Cl = 35,5

Penyelesaian: 2 Al (s) + 6 HCl (aq) à 2 AlCl

3 (aq) + 3 H

2 (g)

Al = 1 mol a. mol AlCl

3 =

= = 1 mol g AlCl

3 = mol AlCl

3 x Mr AlCl

3

= 1 x { (27) + (3 x 35,5) } = 1 x 133,5 = 133,5 g

b. mol H2=

=

= 1,5 mol

80 Kimia Dasar

Volume H2 (STP) = mol H

2 x 22,4 L

= 1,5 x 22,4 L = 33,6 L c. Jumlah Partikel H

2 = mol H

2 x 6,02 . 1023

= 1,5 x 6,02 . 1023 = 9,03 x 1023 partikel

3) Zn (s) + HCl (aq) àZnCl2 (aq) + H

2 (g)

Bila 1 mol gas oksigen pada tekanan dan suhu tersebut bervolume 20 liter, berapa literkah volume gas Hidrogen yang dihasilkan pada reaksi tersebut? Ar Zn = 65.

Penyelesaian: Zn (s) +2 HCl (aq)àZnCl

2 (aq)+ H

2 (g)

Volume H2 = mol H

2 x 20 L (T.P) tersebut

= 0,2 x 20 L = 4 L

4) Untuk membakar gas etana (C2H

6) diperlukan

oksigen 4,48 L (STP), menurut reaksi: C2H

6 (g) + O

2 (g) àCO

2 (g)+H

2O (g)

a. Berapa gram etana tersebut ( Ar C = 12 ; H = 1 ; O = 16 )


b. Berapa gram CO2 yang dihasilkan?

Penyelesaian: 2 C

2H

6 (g) + 7O

2 (g) à4 CO

2 (g) + 6 H

2O (g)

mol O2 = = 0,2 mol

a. mol C

2H

6 = 2/7 x 0,2 mol

= 0,057 mol gram C

2H

6 = 0,057 x 30 = 1,71 gram

b. mol CO2 = 4/7x 0,2 mol = 0,114 mol

gram CO2 = 0,114 x 44 = 5,02 gram

PereaksiPembatasa.

Di dalam suatu reaksi kimia, perbandingan mol zat-zat pereaksi yang dicampurkan tidak selalu sama dengan perbandingan koeisien reaksinya26. Hal ini berarti bahwa ada zat pereaksi yang akan habis bereaksi lebih dahulu. Pereaksi demikian disebut pereaksi pembatas. Bagaimana hal ini dapat terjadi?

Anda perhatikan gambar di bawah ini!

X + 2Y à ......XY2

Gambar : Pereaksi Pembatas

26Chang, Raymond. Kimia Dasar (Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 1). ( Jakarta: Erlangga,2004).

82 Kimia Dasar

Reaksi di atas memperlihatkan bahwa menurut koeisien reaksi, 1 mol zat X membutuhkan 2 mol zat Y. Gambar di atas menunjukkan bahwa 3 molekul zat X direaksikan dengan 4 molekul zat Y. Setelah reaksi berlangsung, banyaknya molekul zat X yang bereaksi hanya 2 molekul dan 1 molekul yang tersisa, sedangkan 4 molekul zat Y habis bereaksi. Maka zat Y ini disebut pereaksi pembatas.

Pereaksi pembatas merupakan reaktan yang habis bereaksi dan tidak bersisa di akhir reaksi.

Dalam hitungan kimia, pereaksi pembatas dapat ditentukan dengan cara membagi semua mol reaktan dengan koeisiennya, lalu pereaksi yang mempunyai nilai hasil bagi terkecil, merupakan pereaksi pembatas27.

Contoh :

1. Diketahui reaksi sebagai berikut S (s) + 3 F

2à (g) SF

6 (g)

Jika direaksikan 2 mol S dengan 10 mol F2

a. Berapa mol kah SF6 yang terbentuk? b. Zat mana dan berapa mol zat yang tersisa?

Penyelesaian : S + 3 F

2à SF

6

Dari koeisien reaksi menunjukkan bahwa: 1 mol S membutuhkan 3 mol F

2

Kemungkinan yang terjadi: * JIka semua S bereaksi maka F2 yang dibutuhkan

mol F2 =

= 3/1 x 2 mol = 6 mol Hal ini memungkinkan karena F

2 tersedia 10 mol.

27Sunjaya Akhmad.Ilmu Kimia Umum Untuk Universitas dan Pendidikan Tinggi Lainnya. (Surabaya: Sinar Wijaya,1982).


* Jika semua F2 habis bereaksi, maka S yang dibutuhkan

mol S =

= 1/3 x 10 mol

= 3,33 mol

Hal ini tidak mungkin terjadi, karena S yang tersedia hanya 2 mol.Jadi yang bertindak sebagai pereaksi pembatas adalah S!

Banyaknya mol SF6 yang terbentuk = x mol S

a. mol SF6 =1 x 2 mol = 2 mol

b. zat yang tersisa adalah F2, sebanyak = 10 mol – 6 mol = 4 mol F

2

Soal di atas dapat juga diselesaikan dengan:

- setarakan reaksinya

- semua pereaksi diubah menjadi mol

- bagikan masing-masing mol zat dengan masing-masing koeisiennya.

- Nilai hasil bagi terkecil disebut pereaksi pembatas (diberi tanda atau lingkari)

- cari mol zat yang ditanya.

- Ubah mol tersebut menjadi gram/liter/partikel sesuai pertanyaan. Penyelesaian:

S+3F2à SF

6

2 mol 10 mol

2/1= 2 10/3= 3,33 (Nilai 2 < 3,33)

84 Kimia Dasar

Berarti zat pereaksi pembatas : S

Sehingga ditulis:

S+3 F2

SF6

2 mol 10 mol

a. mol SF6=

=1/1 x 2 mol = 2 mol

b. mol F2 yang bereaksi =

= 3/1x 2 mol

= 6 mol

mol F2 sisa = mol tersedia - mol yang bereaksi

= 10 mol - 6 mol = 4 mol

2. 10 gram Fe dipanaskan dengan 3,2 gram S membentuk besi sulida, menurut persamaan:

Fe (s) + S (s) à FeS (s)

a. tentukan pereaksi pembatas

b. gram FeS yang terbentuk

c. massa zat yang tersisa ( Ar Fe = 56 ; S = 32 )

Penyelesaian:

Fe (s) + S (s) à FeS (s)

10 gram3,2 gram

10/56mol 3,2/32mol


0,178 mol0,1 mol

0,178/1 0,1/1 (Nilai 0,1 < 0,178)

a. Pereaksi pembatas S

b. FeS yang terbentuk= 1/1 x 0,1 mol = 0,1 mol

Massa FeS = 0,1 x Mr FeS

= 0,1 x 88

= 8,8 gram

c. Fe yang bereaksi = 1/1 x 0,1

= 0,1 x 56

= 5,6 gram

Fe sisa = 10 - 5,6 gram = 4,4 gram

C. RanGkuman

Stoikhiometri berasal dari bahasaYunani yang artinya mengukur unsur (stoichion = unsur, metrein = mengukur). Unsur bisa berarti atom, molekul, ion, ataupun partikel pembentuk atom (proton, neutron, dan elektron). Sedangkan mengukur bisa berarti meninmbang ataupun menghitung (analisa kwantitatif ).

Hukum-hukum Dasar Ilmu Kimia terdiri dari: Hukum Kekekalan Massa, Hukum Ketetapan Perbandingan, Hukum Perbandingan Berganda, Hukum Perbandingan Setara, Hukum Avogadro, Hukum Gay Lussac.

Pada perhitungan konsep Sthoikiometri mencakup; Massa Atom, Massa Molar Unsur dan Bilangan Avogadro, Massa Molekul, Komposisi Persen Senyawa, Penentuan Rumus Empiris Hasil Percobaan, Reaksi Kimia dan Persamaan Kimia, Jumlah Reaktan dan Produk, Pereaksi Pembatas, dan Hasil Reaksi.

86 Kimia Dasar

D. LATIHAN(Soal-Soal)

1. a. Bagaimana bunyi Hukum perbandingan berganda dari Dalton

b. Bagaimana perbandingan massa O dalam senyawa CO dan CO

2. (dengan ...massa C yang sama atau tetap)

2. Diketahui persamaan reaksi

N2 (g) + H

2 (g) NH

3 (g)

Jika volume gas H2 sebanyak 60 ml, pada (T,P) sama,

tentukan:

a. Volume gas N2 dan NH

3

b. Perbandingan volume antara N2 : H

2 : NH

3

c. Apakah berlaku Hukum Gay Lussac?

3. 22,4 L gas SO2 direaksikan deangan 33,6 L gas O

2 (STP)

membentuk gas SO3. Berapa gram SO

3 yang terjadi? ( Ar S

= 32 ; O = 16 )

4. Jika diketahui Ar C = 12; H = 1; N = 14

Berapa mol kah zat-zat di bawah ini?

a. 3,2 gram CH4

b. 170 gram NH

3

c. 5,6 L gas NH3 (STP)

5. Stirena adalah komponen penyusun Polistirena, mempunyai massa molekul relatif (Mr) sebesar 104. Jika diketahui rumus empirisnya (CH), maka tentukan rumus molekul Stirena! (Ar C = 12 ; H = 1)

6. Massa molekul relatif suatu senyawa yang dianalisis 58. Jika senyawa itu terdiri dari 82,8% Karbon dan 17,2% Hidrogen, tentukan rumus molekulnya!

7. 7 gram Nitrogen (N2) tepat bereaksi dengan Hidrogen


membentuk Amoniak (NH3)

a. Tulis reaksi setaranya!

b. berapa liter Amoniak dihasilkan (stp)? (Ar N = 14)

8. Sejumlah Karbon direaksikan dengan Oksigen membentuk Karbon dioksida (CO

2). Jika CO

2 dihasilkan 11,2 L (STP),

berapa gram Karbon yang bereaksi? (Ar C = 12)

9. Diketahui reaksi

Al (s) + H2SO

4 (aq) Al

2(SO

4)

3 (aq) + H

2 (g)

Jika pada reaksi tersebut 8,1 gram Al direaksikan dengan 29,4 gram H

2SO

4 (Ar Al = 27 ; S = 32 ; O = 16 ; H = 1)

a. Setarakan reaksi tersebut

b. Tentukan pereaksi pembatasnya

c. Berapa liter gas H2 (STP) dihasilkan?

10. Pada suhu 0 dan tekanan 1 atm, volume gas hidrogen (H2)

adalah 10 L dengan jumlah mol (H2) sebanyak 5 mol.

Tentukan volume gas nitrogen tersebut!

11. Berapakah volume 14 gram gas nitrogen (N2) pada suhu

27 dan tekanan 2 atm?(Ar N = 14)

12. Diketahui 0,01 mol gas Cl2 (Ar Cl = 35,5). Berapakah

massa, jumlah pertikel, dan volume Cl2 jika dihitung pada

suhu 0 dan tekanan 1 atm (STP)?

13. Suatu gas yang berwarna coklat ternyata mengandung 2,34 g nitrogen dan 5,34 g oksigen. Tentukan rumus empiris senyawa tersebut, jika diketahui Ar N = 14 dan O = 16.

14. Suatu senyawa karbon (Mr = 60) mempunyai massa 3 g. Senyawa tersebut tersusun atas 1,2 g karbon; 0,2 g hidrogen; dan sisanya oksigen. Tentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut! ( Ar H = 1; C = 12; dan O = 16).

88 Kimia Dasar

15. Kristal NaCl.XH2O dipanaskan hingga air kristalnya

menguap. Berat kristal setelah pemanasan menjadi 44,9% dari berat semula. Berapakah nilai X dan rumus kimia kristal? Dik. Ar Na = 23; Cl = 35,5; H = 1; O = 16).

16. Berapakah kadar C dan N dalam urea [CO(NH2)

2]?

17. Senyawa H2SO

4 yang mempunyai massa 50 g direaksikan

dengan 20 g NAOH. Berapakah Na2SO

4 yang dihasilkan?

(Ar H = 1; S = 32; O = 16)

18. 0,5 mol N2 direaksikan dengan 3 mol H

2 menurut reaksi:

N2+ H

2 NH

3

a. Tentukan pereaksi pembatas

b. Berapa liter NH3 (STP) dihasilkan?

c. Berapa mol zat sisa?

19. Setarakan reaksi-reaksi dibawah ini:

a. Mg + O2 → MgO

b. CO2 + H

2O → H

2CO

3

c. SO2 + H

2O → H

2SO

3

d. N2O

3 + H

2O → HNO

2

e. P2O

3 + H

2O → H

3PO

3

f. Na2O + H

2O → NaOH

g. HNO3 + KOH → KNO

3+ H

2O

h. HCl + NaOH → NaCl + H2


bab IV

aSam baSa, PenYanGGa Dan

HIDRoLISIS GaRam

a. konSeP aSam baSa

Senyawa asam dan basa banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Secara umum zat-zat yang berasa masam mengandung asam, misalnya asam sitrat pada jeruk, asam cuka, asam tartrat pada anggur, asam laktat ditimbulkan dari air susu yang rusak. Sedangkan basa umumnya mempunyai sifat yang licin dan berasa pahit, misalnya sabun, para penderita penyakit maag selalu meminum obat yang mengandung magnesium hidroksida.

1. AsamdanbasamenurutArrhenius

Asam adalah suatu zat yang bila dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion hidrogen (H+)28. Asam umumnya merupakan senyawa kovalen. Misalnya gas hidrogen klorida yang merupakansenyawa kovalen, tetapi apabila dilarutkan ke dalam air akan terurai menjadi ion-ionnya.

HCl(aq) + H2O(l) à H+ (aq) + Cl-(aq)


90 Kimia Dasar

Ion H + tidak berupa proton bebas akan tetapi terikat pada molekul air, membentuk H

3O+ (aq) (ion hidronium). Akan tetapi

untuk kepraktisan di sini kita akan menuliskannya sebagai H+ saja.

Perlu diingat bahwa yang menyebabkan sifat asam adalah ion H+. Oleh karena itu, senyawa seperti etanol (C

2H5OH),

gula pasir (C12

H22

O11

), meskipun mengandung atom hidrogen tetapi tidak bersifat asam, sebab tidak dapat melepaskan ion H+ ketika dilarutkan ke dalam air. Namun ada senyawa yang tidak mempunyai atom hidrogen tetapi bersifat asam yaitu beberapa oksida bukan logam, sebab mereka dapat bereaksi dengan air menghasilkan ion H+. Oksida semacam ini disebut oksida asam.

Contoh:

CO2 + H

2O à H

2CO

3

SO2 + H

2O à H

2SO

3

SO3 + H

2O à H

2SO

4

N2O

3 + H

2O à 2HNO

2

N2O5 + H

2O à 2HNO

3

P2O

3 + H2O à 2H

3PO

3

P2O5 + H

2O à 2H

3PO

4

Di bawah ini tercantum nama asam yang perlu diketahui.

Tabel 4.1 Asam dan reaksi ionisasinya

Rumus asam

Nama Asam Reaksi ionisasi

HFHBrH

2S

CH3COOH

HNO3

H2SO

4

H3PO

4

Asam flouridaAsam bromidaAsam sulfidaAsam asetatAsam nitratAsam sulfatAsam fosfat

HF(aq) ⇌ H+(aq) + F-(aq)HBr(aq) à H+(aq) + Br-(aq)H

2S(aq) ⇌ 2H+(aq) + S2-(aq)

CH3COOH(aq) ⇌ H+(aq) + CH

3COO-(aq)

HNO3(aq) à H+(aq) + NO

3-(aq)

H2SO

4(aq) à 2H+(aq) + SO

42-(aq)

H3PO

4(aq) à 3H+(aq) + PO

43-(aq)


Dari tabel di atas terlihat bahwa jumlah ion H+ yang dihasilkan untuk setiap molekul asam dapat satu, dua, atau tiga. Asam yang menghasilkan sebuah ion H+ disebut sebagai asam monoprotik atau asam berbasa satu, sedangkan asam yang menghasilkan dua ion H+ disebut asam diprotik atau berbasa dua.

Basa adalah suatu senyawa yang jika dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion OH29-. Yang menyebabkan sifat basa adalah ion OH-.

Contoh:

NaOH merupakan suatu basa sebab dapat melepaskan OH- jika dilarutkan ke dalam air.

NaOH(aq) à Na+(aq) + OH–(aq)

Tabel 4.2 Basa dan reaksi ionisasinya

Rumus Basa

Nama Basa Ionisasi Basa

NaOHKOHCa(OH)

2

Ba(OH)2

NH3

Natrium hidroksidaKalium hidroksidaKalsium hidroksidaBarium hidroksidaAmonia

NaOH(aq) àNa+(aq) + OH-(aq)KOH(aq) à K+(aq) + OH-(aq)Ca(OH)

2(aq) à Ca2+(aq) + 2OH-(aq)

Ba(OH)2(aq) àBa2+(aq) + 2OH-(aq)

NH4OH(aq) à NH

4+(aq) + OH-(aq)

Dari tabel di atas NH3 tidak mempunyai gugus OH

namun NH3 dalam larutannya dapat menghasilkan OH- .

Namun tidak semua senyawa yang mengandung gugus OH- merupakan suatu basa. Misalnya, CH

3COOH dan C

6H5OH

justru merupakan asam.


92 Kimia Dasar

b. keSetImbanGan Ion DaLam LaRutan

1. Kesetimbanganair

Air merupakan elektrolit lemah, karena sebagian molekul air dapat terionisasi sebagai berikut:

H2O(l)à H+

(aq) + OH-(aq)

Karena jumlah molekul air yang terionisasi sangat sedikit, maka konsentrasi H

2O dianggap tetap, sehingga K [H

2O]

memberikan harga yang tetap.

K [H2O] = [H+] [OH-]

K[H2O] = tetap = Kw (tetapan kesetimbangan air). Harga Kw

berubah apabila suhu berubah. Karena ionisasi air merupakan reaksi endoterm, maka apabila suhu dinaikkan, harga Kw akan semakin besar. Pada suhu 25°C harga Kw adalah 10-14.

Dari persamaan reaksi ionisasi di atas, harga [H+] = [OH-], maka apabila disubstitusikan kedalam persamaan akan diperoleh:

Kw = [H+] [OH-]

Kw = [H+] [H+]

Kw = [H+]2

Pada 25°C konsentrasi ion H+ dan OH+ dapat ditentukan :

10-14 = [H+]2

Dan [OH-] = 10-7 mol/L


2. Pengaruhasamdanbasaterhadapkesetimbanganair

Adanya ion H+ atau OH– yang dihasilkan oleh suatu asam atau basa akan mengakibatkan terjadinya pergeseran kesetimbangan air.

H2O(l)⇌ H+(aq) + OH-(aq)

Sehingga dapat mempengaruhi konsentrasi ion H+ dan OH- dalam larutan tersebut.

a. Asam kuat dan asam lemahAsam kuat adalah asam yang dapat terionisasi sempurna

atau mendekati sempurna dalam larutannya30. Bila dalam air dilarutkan asam kuat, maka kesetimbangan air akan terganggu. Misalnya: ke dalam air dimasukkan HCl 0,1 M, maka:

H2O(l) ⇌ H+(aq) + OH-(aq)

10-7 M 10-7 M

HCl(aq) ⇌ H+(aq) + Cl-(aq)

0,1 M 0,1 M 0,1 M

Adanya ion H+ yang berasal dari HCl menyebabkan kesetimbangan air bergeser ke kiri, sehingga [H+] dan [OH-] dari air menjadi kurang dari 10-7. Oleh karena itu, [H+] dari air akan dapat diabaikan terhadap [H+] dari HCl.

Jadi, dapat disimpulkan bahwa dalam larutan asam kuat, [H+] hanya dianggap berasal dari asam saja, sebab ion [H+] dari air dapat diabaikan karena terlalu kecil jika dibanndingkan dengan H+ yang berasal dari HCl 0,1M.

Contoh soal:

Berapa konsentrasi H+, SO4

2-, dan H2SO

4 dalam larutan

encer 0,05 M?


94 Kimia Dasar

Penyelesaian:

H2SO

4 dalam pelarut air termasuk asam kuat. Sehingga

dianggap terionisasi sempurna atau 100%.

H2SO

4(aq) à 2H+(aq) + SO

42-(aq)

Mula-mula : 0,05 M 0 0

Terionisasi : 100%

Setimbang : ~0 ~ 0,1M ~ 0,05 M

Jadi, setelah terionisasi, dalam larutan H2SO

4 0,05 M

terdapat:

[H+] = 0,1 M

[SO4

-2] = 0,05 M

Tidak terdapat molekul H2SO

4.

Asam lemah adalah asam yang dalam larutannya terionisasi sebagian. Karena yang terionisasi hanya sebagian berarti dalam larutan asam lemah terjadi kesetimbangan reaksi antara ion yang dihasilkan asam tersebut dengan molekul asam yang terlarut dalam air.

Contoh:

Untuk asam monoprotikakan terjadi reaksi setimbang :

HA(aq) ⇌ H+(aq) + A-(aq)

Tetapan ionisasi asamnya (Ka) adalah:

Dari harga Ka kita dapat menentukan [H+] (konsentrasi H+) dalam larutan asam lemah. Derajat ionisasi asam lemah sangat kecil, sehingga hanya sedikit HA yang terionisasi. Karena hanya sedikit yang terionisasi, maka [HA] dalam larutan dianggap tetap.


Dari tetapan ionisasi (Ka) asam lemah, maka konsentrasi H+ dapat diketahui:

Karena [H+] = [A-]

[H+]2= Ka x [HA]

[H+] =

Harga Ka menggambarkan kekuatan asam. Semakin besar harga Ka berarti semakin banyak ion H+ yang dihasilkan, atau semakin kuat asam tersebut. Selain harga Ka, besaran lain yang dapat digunakan untuk menggambarkan kekuatan asam adalah derajat ionisasi (α).

Bagaimana hubungan derajat ionisasi, Ka, dan konsentrasi asam?

Reaksi kesetimbangan:

HA(aq) ⇌ H+(aq) + A-(aq)

Mula-mula : a M – –

Terionisasi : aα aα aα

Setimbang : (a – a )α aα aα

Dengan memakai hubungan:

[H+] =

aα =

96 Kimia Dasar

aα =

a2 = Ka x a

α2 = (Ka x a)/a2

α2 = Ka / a

Karena yang terionisasi sangat sedikit maka [HA] dianggap tetap, sehingga: a –aα

= a atau

Dari rumus di atas, maka dapat ditarik kesimpulan semakin encer maka derajat ionisasinya semakin besar, dan sebaliknya.

Contoh soal:

Berapa konsentrasi H+, F-, dan HF dalam larutan HF 0,1 M, jika diketahui derajat ionisasi HF = 8,4%?

Penyelesaian:

Senyawa HF dalam larutan air tergolong asam lemah sehingga terionisasi sebagian sesuai dengan derajat ionisasinya.

Untuk menghitung konsentrasi masing-masing spesi dalam larutan, berlaku hukum kesetimbangn kimia.

HF(aq) ⇌ H+(aq)+ F-(aq)

Mula-mula : 0,1 M 0 0

Terionisasi : 8,4% x 0,1 M 0,0084 0,0084

Setimbang : (0,1 – 0,0084)M 0,0084 0,0084

Jadi, konsentrasi masing-masing dalam larutan HF adalah

[HF] = 0,0916 M

[H+] = 0,0084 M

[F-] = 0,0084 M


Di atas kita telah mengenal asam monoprotik, sekarang akan dibahas asam poliprotik. Asam poliprotik adalah asam yang dapat mengahsilkan lebih dari satu ion H+. Contohnya H

2CO

3, H

3PO

4, dll.

Asam-asam tersebut terionisasi secara bertahap, oleh karena itu asam poliprotik mempunyai lebih dari satu harga Ka.

Contoh:

H2S yang terionisasi secara bertahap sebagai berikut:

H2S(aq) ⇌ H+(aq) + HS-(aq) …………………..(1)

Kemudian HS– terionisasi lagi sebagai berikut:

HS-(aq) ⇌ H+(aq) + S2-(aq) ………………….. (2)

Jika persamaan (1) dan (2) digabungkan, maka akan diperoleh:

H2S(aq) ⇌ H+(aq) + HS-(aq) …………….(1)

HS-(aq) ⇌ H+(aq) + S2-(aq) …………… (2)

+

H2S(aq) ⇌ 2H+(aq) + S2-(aq) …………… (3)

Dari persamaan reaksi hasil penjumlahan (3) diperoleh :

98 Kimia Dasar

Ternyata Ka merupakan hasil perkalian dari Ka1 dan Ka

2

b. Basa kuat dan Basa LemahBasa kuat adalah basa yang dalam larutannya dapat

terionisasi sempurna31. Basa kuat juga akan menggeser kesetimbangan air apabila dilarutkan ke dalamnya, yang disebabkan adanya ion OH- dari basa yang terlarut tersebut. Misalnya ke dalam air dilarutkan NaOH 0,1 M, maka

H2O(aq) ⇌ H+(aq) + OH-(aq)

10-7 M 10-7 M

NaOH(aq) à Na+(aq) + OH-(aq)

0,1 M 0,1 M

Dengan adanya ion OH- dari NaOH kesetimbangan air akan bergeser ke kiri. Ion [H+] dan [OH-] dari air berkurang dan menjadi sangat sedikit dibandingkan ion OH- yang berasal dari NaOH, maka [OH-] yang berasal dari air dapat diabaikan.

Contoh soal:Berapa konsentrasi OH- dan [H+] dalam larutan NaOH

0,1 M?

Penyelesaian:

NaOH merupakan basa kuat.

NaOH(aq) à Na+(aq) + OH–(aq)



Mula-mula : 0,1 M

Terurai : 0,1 M 0,1 M 0,1 M

Setimbang : ~0 0,1 M 0,1 M

Jadi konsentrasi OH- = 0,1 M

Sedangkan [H+] :

Kw = [H+] [OH-]

10-14 = [H+] [0,1] (pada 25 °C, Kw =10-14)

[H+] = 10-13 M

Basa lemah hanya sedikit mengalami ionisasi, sehingga reaksi ionisasi basa lemah merupakan reaksi kesetimbangan.

BOH(aq) ⇌ B+(aq) + OH-(aq)

Untuk basa monovalen berlaku hubungan seperti pada asam lemah, yaitu :

Dan derajat ionisasinya dapat ditentukan dengan rumus :

Kb dan α dapat digunakan sebagai ukuran kekuatan basa, sama seperti halnya dalam asam lemah. Semakin besar harga Kb semakin kuat basanya dan semakin besar derajat ionisasinya.

c. Derajat keasaman (pH)

Ion hidrogen dan hidroksida dalam air biasanya sangat kecil sehingga untuk kemudahan penulisan digunakan besaran lain. Untuk menghindari penggunaan angka yang sangat kecil, Sorensen (1868 – 1939) mengusulkan konsep pH, agar

100 Kimia Dasar

memudahkan kimiawan dalam mengukur konsentrasi ion H+

dan perubahannya dalam suatu larutan.

Menurut Sorensen, pH merupakan fungsi logaritma negatif dari konsentrasi ion H+ dalam suatu larutan32:

pH = – log [H+] = log

dengan menggunakan analogi yang sama, maka kita dapat menentukan harga konsentrasi ion OH– dalam larutan:

pOH = – log [OH-] = log

Lambang pH diambil dari bahasa Perancis ‘pouvoir hydrogene’, artinya tenaga hidrogen menuju eksponensial. Misalnya, air murni pada 25oC memiliki konsentrasi [H+] = 1,0 × 10–7 maka pH air pada suhu itu adalah 7,0.

Konsentrasi H+ atau ion OH– untuk larutan encer memiliki rentang antara 10–1 M sampai 10–14 M. Untuk larutan encer seperti itu paling tepat diungkapkan dalam bentuk pH dan pOH yaitu untuk menghindari angka pengukuran yang sangat kecil. Jika konsentrasi lebih besar dari satu molar, nilai pH akan negatif. Demikian juga untuk konsentrasi OH– yang lebih dari satu molar, nilai pOH akan lebih besar dari 14. Jadi, untuk larutan asam basa yang mempunyai konsentrasi lebih besar daripada 1,0 M tidak perlu diungkapkan dalam bentuk pH dan pOH.

Dalam kesetimbangan air juga terdapat tetapan kesetimbangan:

Kw = [H+] [OH–]

Dengan menggunakan konsep –log = p, maka :

–log Kw = –log ( [H+] [OH–] )

32Miessler, G. L., and Tarr, D. A., Inorganic Chemistry, Second Edition, (New Jersey, Prentice Hall International, 1999).


–log Kw = (–log [H+] ) + (–log [OH–])

pKw = pH + pOH

Oleh karena pada suhu 25oC harga Kw = 10–14, secara numerik pKw = –log (1,0 × 10–14) = 14, maka dapat disimpulkan pula bahwa:

pH + pOH = 14

Besaran pH digunakan untuk menunjukkan tingkat keasaman dan kebasaan suatu larutan.

1) Harga pH dan sifat larutanPada kondisi air murni, yaitu kondisi dimana tanpa asam

atau basa (netral) harga pH suatu larutan akan sama dengan pOH.Bagaimana jika kondisi larutan bersifat asam atau basa?

Contoh soal:

Berapa pH larutan HCl 0,1 M dan Mg(OH)2 0,01 M ?

Penyelesaian:

(*) HCl(aq) à H+(aq) + Cl–(aq)

0,1 M 0,1 M

[H+] = 0,1 M

pH = –log 0,1

= 1

(*) Mg(OH)2(aq) à Mg

2+(aq) + 2OH–(aq)

0,01 M 0,02 M

[OH–] = 0,02 M

pOH = –log 0,02

pOH = 1,7

maka nilai pH dapat dicari dengan:

pH + pOH = 14

102 Kimia Dasar

pH = 14 – 1,7

pH = 12,3

Pada larutan yang bersifat asam, harga pH < 7

Pada larutan yang bersifat netral, harga pH = 7

Pada larutan yang bersifat basa, harga pH > 7

Harga pH dapat memberikan informasi tentang kekuatan suatu asam atau basa. Pada konsentrasi yang sama, semakin kuat suatu asam semakin besar konsentrasi ion H+ dalam larutan , dan itu berarti semakin kecil harga pH-nya.

Jadi, semakin kuat suatu asam semakin kecil harga pH-nya. Sebaiknya, semakin kuat suatu basa semakin besar konsentrasi ion OH– dalam larutan. Semakin besar ion OH– berarti semakin kecil konsentrasi ion H+ dalam larutan. Jadi, semakin kuat suatu basa semakin besar harga pH-nya33.

2) pH asam lemah dan basa lemahpH suatu asam lemah dan basa lemah dapat dihitung

berdasarkan konsentrasi ion H+ yang terdapat dalam larutan. Seperti yang telah diuraikan pada sub-bab asam lemah dan basa lemah.

Contoh Soal:

Hitung larutan NH3 0,1 M (Kb = 10–5)!

Penyelesaian:

=



=

= 10-3 M

pOH = –log 10–3

= 3

pH + pOH = 14

pH = 14 – 3

Maka, pH = 11

Untuk menghitung pH suatu asam lemah adalah dengan memakai rumusan:

3. IndikatorasambasadanpH

Harga pH suatu larutan dapat diketahui dengan menggunakan pH-meter atau suatu indikator. pH-meter merupakan suatu rangkaian elektronik yang dilengkapi suatu elektrode yang dirancang khusus untuk dicelupkan ke dalam larutan yang akan diukur. Bila eklektrode kaca ini dimasukkan ke dalam larutan akan timbul beda potensial yang diakibatkan oleh adanya ion H+ dalam larutan. Besar beda potensial ini menunjukkan angka yang menyatakan pH larutan tersebut.

Selain pH-meter, pH suatu larutan dapat ditentukan pula dengan suatu indikator asambasa. Walaupun bersifat kualitatif, indikator ini sering digunakan, karena dapat berubah warna dalam rentang pH yang relatif kecil. Perubahan warna suatu indikator melibatkan kesetimbangan antara bentuk asam dan bentuk basa dengan warna yang berbeda.

104 Kimia Dasar

Tabel 4.3 Beberapa Indikator asam-basa

Indikator PerubahanWarna TrayekpH

Metil jinggaMetil merahLakmusBromtimol birufenolftalein

Merah ke kuningMerah ke kuningMerah ke biruKuning ke biruTak berwarna ke merah ungu

3,1 – 4,44,2 – 6,24,5 – 8,36,0 – 7,68,0 – 9,6

Dengan kertas indikator universal, kita juga dapat mengetahui kekuatan asam atau basa pada konsentrasi yang sama dengan cara menetapkan pH tersebut.

C. ReakSI aSam DenGan baSa

1. ReaksiPenetralan/PenggaramanAsamBasaDari televisi, Anda sering melihat iklan yang menggambarkan

bagaimana efektifnya antasid (obat maag) dalam menetralkan asam lambung. Apa yang dikandung obat-obatan antasid tersebut? Ternyata obat-obatan tersebut mengandung basa, karena hanya basa yang dapat menetralkan pengaruh asam. Umumnya zat-zat dengan sifat yang berlawanan, seperti asam dan basa cenderung bereaksi satu sama lain. Reaksi asam dan basa merupakan pusat kimiawi sistem kehidupan, lingkungan, dan proses-proses industri yang penting. Bila larutan asam direaksikan dengan larutan basa, maka sebagian dari ion H

3O+

asam akan bereaksi dengan sebagian ion OH- basa membentuk air.

H3O+ (aq) + OH-à 2H

2O

Karena air bersifat netral, maka reaksi asam dengan basa disebut reaksi penetralan. Persamaan diatas hanya memperhitungkan sebagian ion-ion yang ada dalam larutan. Apakah yang terjadi dengan ion negatif sisa asam dan ion positif


sisa basa? Ion-ion ini akan bergabung membentuk senyawa ion yang disebut garam. Bila garam yang terbentuk itu mudah larut dalam air, maka ion-ionnya akan tetap ada dalam larutan. Tetapi jika garam itu sukar larut dalam air, maka ion-ionnya akan bergabung membentuk endapan.Jadi reaksi asam dengan basa disebut juga penggaraman, karena:

Asam + Basa à Garam + Air

Produk rekasi dari asam basa ada beberapa kemungkinan sifat Garam yang dihasilkannya:

a. Garam netral, jika hasil reaksi dari asam kuat dan basa kuat, dan garamnya tidak mengalami hidrolisis. Garam netral juga diperoleh dari asam lemah dan basa lemah dengan harga ka dan kb sama, garam ini dapat mengalami hidrolisis.

b. Garam asam, jika dari pereaksi asam kuat dan basa lemah. Garam ini dapat mengalami hirolisis jika pada ahir reaksi tidak ada basa lemah tersisa atau ditambahkan pada larutan garam. Dan jika basa lemah tersisa atau ditambahkan pada larutan garam ini, maka larutannya akan membentuk larutan penyangga.

c. Garam bersifat basa, jiha dihasillkan dari reaksi asam lemah dengan basa kuat. Garam ini juga dapat mengalami hidrolisis dan dapat bersifat sebagai penyangga.

D. LaRutan PenYanGGa

Larutan penyangga, larutan dapar, atau buffer adalah larutan yang digunakan untuk mempertahankan nilai pH tertentu agar tidak banyak berubah selama reaksi kimia berlangsung34. Sifat yang khas dari larutan penyangga ini adalah


106 Kimia Dasar

pH-nya hanya berubah sedikit dengan pemberian sedikit asam kuat atau basa kuat.

Larutan penyangga tersusun dari asam lemah dengan basakonjugatnya atau oleh basa lemah dengan asam konjugatnya. Reaksi di antara kedua komponen penyusun ini disebut sebagai reaksi asam-basa konjugasi.

Secara umum, larutan penyangga digambarkan sebagai campuran yang terdiri dari:

a. Asam lemah (HA) dan basa konjugasinya (ion A-), campuran ini menghasilkan larutan bersifat asam. Misal : CH

3COOH ditambah CH

3COO- (dari garamnya)

b. Basa lemah (B) dan asam konjugasinya (BH+), campuran ini menghasilkan larutan bersifat basa.

`Misal NH3 ditambah NH

4+

Komponen larutan penyangga terbagi menjadi:

a. Larutan penyangga yang bersifat asamLarutan ini mempertahankan pH pada daerah asam (pH

< 7). Untuk mendapatkan larutan ini dapat dibuat dari asam lemah dan garamnya yang merupakan basa konjugasi dari asamnya. Adapun cara lainnya yaitu mencampurkan suatu asam lemah dengan suatu basa kuat dimana asam lemahnya dicampurkan dalam jumlah berlebih. Campuran akan menghasilkan garam yang mengandung basa konjugasi dari asam lemah yang bersangkutan. Pada umumnya basa kuat yang digunakan seperti natriumNa), kalium, barium, kalsium, dan lain-lain.

b. Larutan penyangga yang bersifat basaLarutan ini mempertahankan pH pada daerah basa (pH >

7). Untuk mendapatkan larutan ini dapat dibuat dari basa lemah dan garam, yang garamnya berasal dari asam kuat. Adapun cara lainnya yaitu dengan mencampurkan suatu basa lemah


dengan suatu asam kuat dimana basa lemahnya dicampurkan berlebih.

1. Carakerjalarutanpenyangga

Larutan penyangga mengandung komponen asam dan basa dengan asam dan basa konjugasinya. Sehingga penambahan sedikit asam kuat atau basa kuat tidak mengubah pH-nya secara signiikan. Berikut ini cara kerja larutan penyangga:

2. Larutanpenyanggaasam

Adapun cara kerjanya dapat dilihat pada larutan penyangga yang mengandung CH

3COOH dan CH

3COO- yang mengalami

kesetimbangan. Dengan proses sebagai berikut35:

a. Pada penambahan asamPenambahan asam (H+) akan menggeser kesetimbangan ke

kiri. Dimana ion H+ yang ditambahkan akan bereaksi dengan ion CH

3COO- membentuk molekul CH

3COOH.

CH3COO-(aq) + H+(aq) ⇌ CH

3COOH(aq)

b. Pada penambahan basaJika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka ion

OH- dari basa itu akan bereaksi dengan ion H+ membentuk air. Hal ini akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan sehingga konsentrasi ion H+ dapat dipertahankan. Jadi, penambahan basa menyebabkan berkurangnya komponen asam (CH

3COOH), bukan ion H+. Basa yang ditambahkan

tersebut bereaksi dengan asam CH3COOH membentuk ion

CH3COO- dan air.

CH3COOH(aq) + OH-(aq) ⇌ CH

3COO-(aq) + H

2O(l)


108 Kimia Dasar

3. Larutanpenyanggabasa

Adapun cara kerjanya dapat dilihat pada larutan penyangga yang mengandung NH

3 dan NH

4+ yang mengalami

kesetimbangan. Dengan proses sebagai berikut:

a. Pada penambahan asamJika ditambahkan suatu asam, maka ion H+ dari asam akan

mengikat ion OH-. Hal tersebut menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan, sehingga konsentrasi ion OH- dapat dipertahankan. Disamping itu penambahan ini menyebabkan berkurangnya komponen basa (NH

3), bukannya ion OH-. Asam

yang ditambahkan bereaksi dengan basa NH3 membentuk ion

NH4

+.

NH3 (aq) + H+(aq) ⇌ NH

4+ (aq)

b. Pada penambahan basaJika yang ditambahkan adalah suatu basa, maka

kesetimbangan bergeser ke kiri, sehingga konsentrasi ion OH-

dapat dipertahankan. Basa yang ditambahkan itu bereaksi dengan komponen asam (NH

4+), membentuk komponen basa

(NH3) dan air.

NH4

+ (aq) + OH-(aq) ⇌ NH3 (aq) + H

2O(l)

4. PerhitunganpHLarutanPenyangga

a. Campuran Asam lemah dengan garamnyaContoh

Campuran: CH3COOH + CH

3COONa

Reaksi ionisasi dalam air.

Rx 1 : CH3COOH ⇌ CH

3COO- + H+

Rx 2 : CH3COONa ⇌ CH

3COO- + Na+

Pada reaksi 1:


Pada campurannya berarti:

[H+] =

[CH3COO-]

total = [CH

3COO-]

asam + [CH

3COO-] garam

Karena pada reaksi 1, derajat ionisasi sangat kecil (mendekati nol) sedangkan pada reaksi 2, derajat ionisasi sama dengan satu (reaksi sempurna) maka:

[CH3COO-]

asam<< [CH

3COO-] garam , sehingga [CH

3COO-]

asam diabaikan. Jadi:

[CH3COO-]

total = [CH

3COO-] garam

[H+] =

Karena jumlah CH3COO- dari garam diikat satu maka:

[CH3COO-] garam = [CH

3COONa]

[H+] =

Dapat disederhanakan:

Karena volume asam (Va) = volume garam (Vg) yaitu volume campuran itu sendiri maka:

110 Kimia Dasar

Untuk garam yang mempunyai basa konjugasi diikat lebih dari satu, misalnya:

(CH3COO)

2Ba à 2CH

3COO- + Ba2+

[CH3COO-] = 2x[(CH

3COO)

2Ba]

= 2x [garam]

b. Campuran basa lemah dengan garamnyaUntuk campuran basa lemah dengan garamnya penurunan

persamaannya analog dengan asam lemah dengan garamnya. Dan diperoleh:

- Campuran NH4OH dengan NH

4Cl:

- Campuran NH4OH dengan (NH

4)

2SO

4 :

Contoh:

1. Ke dalam larutan CH3COOH ditambahkan padatan

CH3COONa sehingga konsentrasi CH

3COOH 0,1 M dan

konsentrasi CH3COONa 0,05 M.

Jika Ka CH3COOH = 1,8 x10-5, tentukan pH campuran

tersebut!

Jawab:

Konsentrasi yang diketahui adalah setelah dicampurkan


maka:

pH = -log [H+] = -log 3,6 .10-5 = 5 –log 3,6 = 4,44

2. 50 ml NH4OH 0,1 M dicampur dengan 100 ml (NH

4)

2SO

4

0,2 M. Jika Kb NH4OH = 10-5, tentukan pH campuran

tersebut!

Jawab:

mmol NH4OH = ml x M = 50 x 0,1 = 5 mmolmmol (NH4)2SO4 = 100 x 0,2 = 20 mmol

pH = 14 – pOH = 14 – (5 + log 8) = 9 –log 8

3. Campuran HCOOH 0,2 M dengan HCOONa 0,3 M mempunyai pH = 4. Jika Ka HCOOH = 2 . 10-4, tentukan perbandingan volume HCOOH dan HCOONa!

Jawab

Misal volume HCOOH = Va

Volume HCOONa = Vg

mmol HCOOH = ml x M = Va. 0,2

mmol HCOONa = ml x M = Vg. 0,3

pH = 4, berarti [H+] = 10-pH = 10-4M

112 Kimia Dasar

= 2.10-4 .

Jadi perbandingan volume HCOOH dengan HCOONa = 3 : 4

7. LarutanPenyanggadalamkehidupanSehari-hari

Larutan penyangga sangat penting dalam kehidupan; misalnya dalam analisis kimia, biokimia, bakteriologi, zat warna, fotograi, dan industri kulit. Dalam bidang biokimia, kultur jaringan dan bakteri mengalami proses yang sangat sensitif terhadap perubahan pH. Darah dalam tubuh manusia mempunyai kisaran pH 7,35 sampai 7,45, dan apabila pH darah manusia di atas 7,8 akan menyebabkan organ tubuh manusia dapat rusak, sehingga harus dijaga kisaran pHnya dengan larutan penyangga.

a. Fungsi Larutan dalam tubuh manusiaReaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh manusia

merupakan reaksi enzimatis, yaitu reaski yang melibatkan enzim sebagai katalis. Enzim sebagai katalis hanya dapat bekerja dengan baik pada pH tertentu (pH optimumnya). Agar enzim tetap bekerja secara optimum, diperlukan lingkungan reaksi dengan pH yang relative tetap, unutk itu maka diperlukan larutan penyangga.

Didalam setiap cairan tubuh terdapat pasangan asam-basa konjugasi yang berfungsi sebagai larutan penyangga. Cairan tubuh, baik sebagai cairan intra sel (dalam sel) dan cairan ekstra sel (luar sel) memerlukan system penyangga tersebut unutk mempertahankan harga pH cairan tersebut. System penyangga ekstra sel yang penting adalah penyangga karbonat ( H

2CO

3/HCO

3-) yang berperan dalam menjaga pH darah,


dan system penyangga fosfat (H2PO

4-/HPO

42-) yang berperan

menjaga pH cairan intra sel.

1) Penyangga Karbonat

Penyangga karbonat berasal dari campuran asam karbonat (H

2CO

3) dengan basa konjugasi bikarbonat (HCO

3).

H 2 CO 3 (aq)à HCO 3(aq) + H +

(aq)

Penyangga karbonat sangat berperan penting dalam mengontrol pH darah. Pelari maraton dapat mengalami kondisi asidosis, yaitu penurunan pH darah yang disebabkan oleh metabolisme yang tinggi sehingga meningkatkan produksi ion bikarbonat. Kondisi asidosis ini dapat mengakibatkan penyakit jantung, ginjal, diabetes miletus (penyakit gula) dan diare. Orang yang mendaki gunung tanpa oksigen tambahan dapat menderita alkalosis, yaitu peningkatan pH darah. Kadar oksigen yang sedikit di gunung dapat membuat para pendaki bernafas lebih cepat, sehingga gas karbondioksida yang dilepas terlalu banyak, padahal CO

2 dapat larut dalam air menghasilkan

H2CO

3. Hal ini mengakibatkan pH darah akan naik. Kondisi

alkalosis dapat mengakibatkan hiperventilasi (bernafas terlalu berlebihan, kadang-kadang karena cemas dan histeris).

2) Penyangga HemoglobinPada darah, terdapat hemoglobin yang dapat mengikat

oksigen untuk selanjutnya dibawa ke seluruh sel tubuh. Reaksi kesetimbangan dari larutan penyangga oksi hemoglobin adalah:

HHb + O2 (g)à HbO2

- + H+

Keberadaan oksigen pada reaksi di atas dapat memengaruhi konsentrasi ion H+, sehingga pH darah juga dipengaruhi olehnya. Pada reaksi di atas O

2 bersifat basa. Hemoglobin yang

telah melepaskan O2 dapat mengikat H+ dan membentuk

asam hemoglobin. Sehingga ion H+ yang dilepaskan pada

114 Kimia Dasar

peruraian H2CO

3 merupakan asam yang diproduksi oleh CO

2

yang terlarut dalam air saat metabolisme.

3) Penyangga FosfatPada cairan intra sel, kehadiran penyangga fosfat sangat

penting dalam mengatur pH darah. Penyangga ini berasal dari campuran dihidrogen fosfat (H

2PO

4-) dengan monohidrogen

fosfat (HPO3

2-).

H2PO

4-(aq) + H+

(aq)àH2PO4(aq)

H2PO

4- (aq) + OH-

(aq)àHPO4

2-(aq)) + H

2O (aq)

Penyangga fosfat dapat mempertahankan pH darah 7,4. Penyangga di luar sel hanya sedikit jumlahnya, tetapi sangat penting untuk larutan penyangga urin.

AirLudahsebagaiLarutanPenyanggaGigi dapat larut jika dimasukkan pada larutan asam yang

kuat. Email gigi yang rusak dapat menyebabkan kuman masuk ke dalam gigi. Air ludah dapat mempertahankan pH pada mulut sekitar 6,8. Air liur mengandung larutan penyangga fosfat yang dapat menetralisir asam yang terbentuk dari fermentasi sisa-sisa makanan.

MenjagakeseimbanganpHtanaman.Suatu metode penanaman dengan media selain tanah,

biasanya ikerjakan dalam kamar kaca dengan menggunakan mendium air yang berisi zat hara, disebut dengan hidroponik . Setiap tanaman memiliki pH tertentu agar dapat tumbuh dengan baik. Oleh karena itu dibutuhkan larutan penyangga agar pH dapat dijaga.

LarutanPenyanggapadaObat-ObatanAsam asetilsalisilat merupakan komponen utama dari

tablet aspirin, merupakan obat penghilang rasa nyeri. Adanya asam pada aspirin dapat menyebabkan perubahan pH pada perut. Perubahan pH ini mengakibakan pembentukan


hormon, untuk merangsang penggumpalan darah, terhambat; sehingga pendarahan tidak dapat dihindarkan. Oleh karena itu, pada aspirin ditambahkan MgO yang dapat mentransfer kelebihan asam.

b. Fungsi Larutan penyangga dalam industriDalam indutri farmasi, larutan penyangga berperan untuk

pembuatan obat-obatan agar zat aktif dari obat tersebut mempunya pH tertentu. Selain itu larutan penyangga juga digunakan unutk industri makanan dan minuman ringan seperti yang sering digunakan adalah Natrium asetat dan asam sitrat. Contohnya pada asam sitrat :

Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang ditemukan pada daun dan buah tumbuhan genus Citrus ( jeruk-jerukan). Senyawa ini merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain digunakan sebagai penambah rasa masam pada makanan dan minuman ringan. Dalam biokimia, asam sitrat dikenal sebagai senyawa antara dalam siklus asam sitrat, yang penting dalam metabolisme makhluk hidup, sehingga ditemukan pada hampir semua makhluk hidup. Zat ini juga dapat digunakan sebagai zat pembersih yang ramah lingkungan dan sebagai antioksidan.

Asam sitrat terdapat pada berbagai jenis buah dan sayuran, namun ditemukan pada konsentrasi tinggi, yang dapat mencapai 8% bobot kering, pada jeruk lemon dan limau (misalnya jeruk nipis dan jeruk purut). Rumus kimia asam sitrat adalah C

6H

8O

7 (strukturnya ditunjukkan pada tabel informasi

di sebelah kanan). Struktur asam ini tercermin pada nama IUPAC-nya, asam 2-hidroksi-1,2,3-propanatrikarboksilat.

Sifat-sifat isis asam sitrat dirangkum pada tabel di sebelah kanan. Keasaman asam sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH yang dapat melepas proton dalam larutan. Jika hal ini terjadi, ion yang dihasilkan adalah ion sitrat. Sitrat sangat baik digunakan dalam larutan penyangga untuk

116 Kimia Dasar

mengendalikan pH larutan. Ion sitrat dapat bereaksi dengan banyak ion logam membentuk garam sitrat. Selain itu, sitrat dapat mengikat ion-ion logam dengan pengkelatan, sehingga digunakan sebagai pengawet dan penghilang kesadahan air

e. HIDRoLISIS GaRam

Hidrolisis merupakan reaksi penguraian zat oleh air, reaksi ini juga dapat terjadi jika garam bereaksi dengan air36. Reaksi hidrolisis garam juga memegang peranan penting untuk memberikan sifat larutan garam tersebut apakah larutan garam bersifat asam, basa ataupun netral.

Peristiwa hidrolisis garam sangat tergantung dari komposisi pembentuk garam, sehingga kita dapat kelompokan kedalam empat bagian yaitu; 1)garam yang berasal dari asam kuat dan basa kuat, 2) asam kuat dan basa lemah, 3) asam lemah dan basa kuat dan 4) asam lemah dan basa lemah.

1. Garamyangberasaldariasamkuatdanbasakuat

Garam dengan komposisi ini tidak mengalami hidrolisis, hal ini disebabkan karena tidak terjadi interaksi antara ion-ion garam dengan air, seperti reaksi dibawah ini:

Garam NaCl, Garam akan terionisasi:

NaCl à Na+ + Cl-

Na+ + H2O

Cl- + H2O

Sifat keasaman atau kebasaan larutan sangat ditentukan oleh keberadaan pelarut yaitu H

2O, telah kita bahas bahwa

dalam kesetimbangan air, dimana [OH-] = [H+] sebesar 10-7 sehingga pH dan pOH untuk garam ini = 7.

36Chang, Raymond, Kimia Dasar (Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 1). ( Jakarta: Erlangga,2004).


2. Garamyangberasaldariasamkuatdanbasalemah

Garam dengan komposisi ini mengalami hidrolisa sebagian, hal ini disebabkan terjadinya interaksi antara ion-ion garam dengan air. Interaksi tersebut mengubah konsentrasi ion H+, sehingga pH garam juga berubah37. Perubahan tersebut dapat kita ikuti dari reaksi dibawah ini.

NH4Cl à NH

4+ + Cl-

Cl- + H2O

NH4

+ + H2O NH

4OH + H+

Dari reaksi secara total bahwa larutan memiliki ion H+ bebas yang mengindikasikan bahwa larutan bersifat asam. Dalam keadaan setimbang, besarnya [H+] dapat ditentukan.

a. Penentuan rumus konstanta hidrolisis (Kh)

Contoh garam NH4Cl

Rx 1 : NH4Cl à NH

4+ + Cl-

Rx 2 : NH4

+ + H2O NH

4OH + H+

Dari reaksi 2 (karena memiliki kesetimbangan)

Kalikan dengan

37Sunjaya Akhmad,Ilmu Kimia Umum Untuk Universitas dan Pendidikan Tinggi Lainnya. (Surabaya: Sinar Wijaya, 1982).

118 Kimia Dasar

Perhatikan reaksi ionisasi NH4OH:

NH4OH NH

4+ + OH-

Berarti: =

Perhatikan reaksi ionisasi air, H2O

H2O H+ + OH-

maka

jadi

b. Penentuan rumus [H+]

Dari Rx 2:

NH4

+ + H2O NH

4OH + H+

Karena [NH4OH] = [H+] dimana koefesien sama, dan

[H2O] diabaikan:

[H+]2 = Kh.[NH4

+]

[H+] =


1) Untuk garam NH4Cl dimana:

[NH4

+] = [NH4Cl] = [garam] = [g], maka:

2) Untuk garam (NH4)

2SO

4 dimana ion yang terhidrolisis

diikat 2 maka:

(NH4)

2SO

4à 2NH

4+ + SO

42-

[NH4

+] = 2[(NH4)

2SO

4] = 2.[garam] = 2.[g], maka

3. Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuatGaram dengan komposisi ini mengalami hidrolisa

sebagian, proses tersebut didasarkan pada mekanisme reaksi sebagai berikut:

Contoh: garam CH3COONa à CH

3COO- + Na+

Na+ + H2O

CH3COO- + H

2O CH

3COOH + OH-

Dalam larutan garam ini menghasilkan OH- bebas, dan menyebabkan larutan bersifat basa. Untuk jenis garam ini pH larutan > 7.

a. Penentuan rumusan konstanta hidrolisis (Kh)

Contoh : garam CH3COONa

Rx 1 : CH3COONa à CH

3COO- + Na+(dalam air)

Rx 2 : CH3COO- + H

2O CH

3COOH + OH-

Pada reaksi 2 terjadi kesetimbangan berarti ada konstanta kesetimbangan.

120 Kimia Dasar

Jika dikalikan maka

Perhatikan ionisasi asam lemah CH3COOH

CH3COOH CH

3COO- + H+

Berarti

Jadi

b. Penentuan rumusan OH-

Pada reaksi 2:

CH3COO- + H

2O CH

3COOH + OH-

Karena [CH3COOH] = [OH-] dan [H

2O] diabaikan karena

jumlah yang bereaksi kecil sekali, maka:


1) Untuk garam CH3COONa dimana

[CH3COO-] = [CH

3COONa] = [garam] = [g]

maka:

2) Untuk garam (CH3COO)

2Ba dimana ion yang

terhidrolisis diikat 2 maka

(CH3COO)

2Ba à 2CH

3COO- + Ba2+

[CH3COO-] = 2.[CH

3COOBa] = 2.[garam] = 2.[g]

4. Garamyangberasaldariasamlemahdanbasalemah

a. Penentuan Kh

Contoh: garam (CH3COO)(NH

4)

Rx 1 : (CH3COO)(NH

4) + air à CH

3COO- +

NH4

+

Rx 2 : CH3COO- + NH

4+ + air CH

3COOH +

NH4OH

122 Kimia Dasar

b. Penentuan rumusan [H+] atau [OH-]

Dari rx 2 :

CH3COO- + NH

4+ + H

2O CH

3COOH +

NH4OH


Dari rumus tersebut, harga ion H+ tidak tergantung pada konsentrasi garam tetapi hanya tergantung pada Ka dan Kb.

Maka [H+] = 10-7 (pH = 7) berarti bersifat netral.

Jika Ka > Kb maka [H+] > 10-7 atau pH < 7 berarti bersifat asam

Jika Ka < Kb maka [H+] < 10-7 atau pH > 7 berarti basa.Contoh:

1. 4,1 g natrium asetat, CH3COONa (Mr = 82) dilarutkan

dalam air hingga volume larutan 500 mL. Jika Ka CH

3COOH = 10-5 tentukan pH larutan!

Jawab:

CH3COONa merupakan garam berasal dari asam lemah

dan basa kuat, berarti bersifat basa, maka yang dicari konsentrasi ion OH-.

pOH = -log [OH-] = -log 10-5 = 5

pH = 14 – pOH = 14 – 5 = 9

124 Kimia Dasar

2. 100 mL larutan (NH4)

2SO

4 0,1 M. Jika tetapan hidrolisis,

Kh = 10-9 tentukan pH larutan tersebut!

Jawab:

(NH4)

2SO

4 berasal dari basa lemah dengan asam kuat

berarti bersifat asam, maka yang dicari konsentrasi ion H+.

Dan ion yang mengalami hidrolisis diikat 2 maka:

pH = -log [H+] = -log 10-5.(2)1/2 = 5 – ½ log 2 = 4,85

3. 1 liter larutan NH4F 0,1 M. Jika Kb NH

4OH = 1,8 . 10-5 dan

Ka HF = 6,8. 10-4

Tentukan pH larutan tersebut!

Jawab:

Konsentrasi garam tidak berpengaruh

4. 100 mL NH4OH 0,1 M direaksikan dengan 50 mL HCl 0,2

M. Jika Kb NH4OH= 1,8 . 10-5

a. Tentukan pH larutan NH4OH!

b. Tentukan pH larutan HCl!


c. Tentukan pH larutan setelah bereaksi!

Jawab:

a.

= 1,34 . 10-3

pOH = -log [OH-] = - log 1,34 . 10-3

= 3 –log 1,34

pH = 14 – pOH = 14 – (3-log 1,34)

= 11 + log 1,34 = 11,13

b. [H+] = [HCl] = 0,2 = 2. 10-1

pH = -log [H+] = -log 2.10-1

= 1 – log 2

= 0,7

c. Kedua larutan direaksikan, kemudian keadaan sisanya.

mmol NH4OH = V . M = 100 ml x 0,1 M = 10 mmol

mmol HCl = V . M = 50 ml x 0,2 M = 10 mmol

NH4OH + HCl à NH

4Cl + H

2O

Awal : 10 mmol 10 mmol

Reaksi : 10 mmol 10 mmol 10 mmol 10 mmol

Sisa : - - 10 mmol 10 mmol

Tersisa NH4Cl dan terbentuk H

2Oberarti terjadi hidrolisis

dengan sifat garam asam.

126 Kimia Dasar

5. HidrolisisdalamKehidupanSehari-hari

Aplikasi Konsep hidrolisis dalam kehidupan misalnya adalah:

a. Pelarutan sabun

Garam natrium stearat, C 17H 35COONa (sabun cuci) akan mengalami hidrolisis jika dilarutkan dalam air , menghasilkan asam stearat dan basanya NaOH.

Reaksi:

C17

H35COONa + H2O C

17H35COOH + NaOH

Oleh karena itu, jika garam tersebut digunakan untuk mencuci, airnya harus bersih dan tidak mengandung garam Ca 2+ atau Mg2+. garam Ca2+ dan Mg 2+ banyak terdapat dalam air sadah.Jika air yang digunakan mengandung garam garam Ca 2+, terjadi reaksi

2(C17

H35COOH) + Ca2+ (C17

H35COO)2 + H+

Sehingga buih yang dihasilkan sangat sedikit. Akibatnya, cucian tidak bersih karena fungsi buih untuk memperluas permukaan kotoran agar mudah larut dalam air.

b. Penjernihan air


Penjernihan air minum oleh PAM berdasarkan prinsip hidrolisis, yaitu menggunakan senyawa aluminium fosfat yang mengalamihidrolisis total.

c. KarbohidratTermasuk gula, selulosa, tepung (polisakarida), tongkol

jagung, sekam padi, dan lain-lain yang mengandung pentosan pada proses hidrolisis menjadi furfural38. Juga sebagai bahan baku pembuatan Hexametildiamin untuk bahan

f. RanGkuman

Senyawa asam dan basa banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Secara umum zat-zat yang berasa masam mengandung asam, misalnya asam sitrat pada jeruk, asam cuka, asam tartrat pada anggur, asam laktat ditimbulkan dari air susu yang rusak. Sedangkan basa umumnya mempunyai sifat yang licin dan berasa pahit, misalnya sabun, para penderita penyakit maag selalu meminum obat yang mengandung magnesium hidroksida.

Asam adalah suatu zat yang bila dilarutkan ke dalam air akan menghasilkan ion hidrogen (H+). Asam umumnya merupakan senyawa kovalen.Adanya ion H+ atau OH– yang dihasilkan oleh suatu asam atau basa akan mengakibatkan terjadinya pergeseran kesetimbangan air.

H2O(l) H+(aq) + OH-(aq)

Sehingga dapat mempengaruhi konsentrasi ion H+ dan OH- dalam larutan tersebut.

Asam kuat adalah asam yang dapat terionisasi sempurna atau mendekati sempurna dalam larutannya.Asam lemah adalah asam yang dalam larutannya terionisasi sebagian. Karena yang

38Wilbraham, C. Antony dan Matta, S. Michael, Pengantar Kimia Organik dan Hayati. (Bandung: ITB, 1992).

128 Kimia Dasar

terionisasi hanya sebagian berarti dalam larutan asam lemah terjadi kesetimbangan reaksi antara ion yang dihasilkan asam tersebut dengan molekul asam yang terlarut dalam air.

Basa kuat adalah basa yang dalam larutannya dapat terionisasi sempurna. Basa kuat juga akan menggeser kesetimbangan air apabila dilarutkan ke dalamnya, yang disebabkan adanya ion OH- dari basa yang terlarut tersebut

Ion hidrogen dan hidroksida dalam air biasanya sangat kecil sehingga untuk kemudahan penulisan digunakan besaran lain. Untuk menghindari penggunaan angka yang sangat kecil, Sorensen (1868 – 1939) mengusulkan konsep pH, agar memudahkan kimiawan dalam mengukur konsentrasi ion H+

dan perubahannya dalam suatu larutan.

Larutan penyangga, larutan dapar, atau buffer adalah larutan yang digunakan untuk mempertahankan nilai pH tertentu agar tidak banyak berubah selama reaksi kimia berlangsung. Sifat yang khas dari larutan penyangga ini adalah pH-nya hanya berubah sedikit dengan pemberian sedikit asam kuat atau basa kuat.Larutan penyangga tersusun dari asam lemah dengan basakonjugatnya atau oleh basa lemah dengan asam konjugatnya. Reaksi di antara kedua komponen penyusun ini disebut sebagai reaksi asam-basa konjugasi.

Larutan penyangga sangat penting dalam kehidupan; misalnya dalam analisis kimia, biokimia, bakteriologi, zat warna, fotograi, dan industri kulit. Dalam bidang biokimia, kultur jaringan dan bakteri mengalami proses yang sangat sensitif terhadap perubahan pH. Darah dalam tubuh manusia mempuny ai kisaran pH 7,35 sampai 7,45, dan apabila pH darah manusia di atas 7,8 akan menyebabkan organ tubuh manusia dapat rusak, sehingga harus dijaga kisaran pHnya dengan larutan penyangga.


G. LATIHAN(Soal-Soal)

1. Kedalam gelas ukur dicampurkan 24 g CH3COOH (Mr =

60) dengan 40 g CH3COONa (Mr = 82) dan ditambahkan

air sehingga volume campuran 500 ml. Jika Ka CH3COOH

= 1,8 . 10-5, tentukan pH campuran tersebut

2. Terdapat campaigner yang berasal dari 50 ml CH3COOH

0,10 M dengan 100 ml larutan (CH3COO)

2Ba 0,15 M. Jika

Ka CH3COOH = 1,8 . 10-5, tentukan pH campuran!

3. 100 ml CH3COOH 0,2 M dicampur dengan 25 ml Ba(OH)

2

0,1 M. Jika Ka CH3COOH = 10-5.

a. Tentukan pH larutan CH3COOH!

b. Tentukan pH larutan Ba(OH)2!

c. Tentukan pH campuran !

4. Terdapat campuran 500 ml CH3COOH 0,1 M dan 500 ml

CH3COONa 0,1 M. Ka CH

3COOH = 10-5. Tentukan !

a. H campuran tersebut!

b. pH jika pada campuran tersebut ditambahkan sedikit asam misalnya 5 ml Ka CH

3COOH 0,1 M

c. pH campuran tersebut jika ditambahkan sedikit basa misalnya 5 mL NH

4OH 0,1 M

5. Jelaskan garam yang bagaimana yang dapat mengalami hidrolisis dalam air? Bagaimana sifat masing-masing garam tersebut?

6. Suatu garam NH4Cl (Mr = 53,5) sebanyak 10,7 gram

dilarutkan dalam air sehingga volumenya 400 ml.

a. Tentukan konsentrasi larutan NH4Cl!

b. Jika Kb NH4OH = 1,8 . 10-5, tentukan pH larutan garam tersebut!

7. 2 liter larutan (HCOO)2Ba 0,2 M. Jika Ka HCOOH = 2 .

130 Kimia Dasar

10-4, tentukan pH larutan tersebut!

8. Gelas kimia I berisi 100 ml larutan CH3COOH 0,1 M.

Gelas kimia II berisi 100 ml larutan NaOH 0,1 M. Jika Ka CH

3COOH = 10-5

a. Tentukan pH larutan pada gelas kima I!

b. Tentukan pH larutan pada gelas kimia II!

c. Jika larutan pada gelas kimia I dan II dicampur, tentukan pH campurannya!


bab V

StRuktuR atom

a. teoRI – teoRI Dan StRuktuR atom

Konsep atom sudah dikenal sejak peradaban Yunani (500 SM). “Atom” berasal dari bahasa Yunani, yaitu atomos, yang berarti tidak dapat dibagi39. Menurut ilosof Yunani, atom dianggap sebagai partikel sangat kecil yang tidak dapat diurai lagi. Sayangnya, tidak ditemukan data atau eksperimen yang dapat menjelaskan pemikiran tersebut.

Ada beberapa teori yang menjelaskan tentang konsep atom, antara lain :

1. TeoriAtomDalton

Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan hipotesa tentang atom berdasarkan hukum kekekalan massa (Lavoisier) dan hukum perbandingan tetap (Proust). Postulat teori atom Dalton berbunyi :Atom adalah zat yang terdiri dari bagian terkecil yang tidak dapat diuraikan. Semua atom pada unsur yang sama bersifat identik, tetapi atom – atom yang berasal dari unsur yang berbeda memiliki sifat yang berbeda pula

39Achamad, H. dan Tupamahu, M.S, Struktur Atom, Struktur Molekul, dan Sistem Periodik, (Bandung : PT. Citra Aditya Bakti,2001).

132 Kimia Dasar

Senyawa kimia terbentuk dari atom – atom dengan jumlah perbandingan tertentu. Reaksi kimia terjadi karena adanya perubahan susunan atom dari satu kombinasi menjadi kombinasi yang lain. Sifat individu atom sendiri tidak mengalami perubahan.Postulat Dalton ini bertahan selama hampir seratus tahun. Kunci keberhasilan teori ini adalah adanya konsep yang menjelaskan bahwa tiap unsur memiliki atom dengan karakteristik massa tertentu.

a. Kelebihan teori atom Dalton :

1) dapat menerangkan Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)

2) dapat menerangkan Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

b. Kekurangan teori atom Dalton :

1) Tidak dapat menerangkan sifat listrik atom

2) PadaKenyataannya atom dapat dibagi lagi menjadi partikel yang lebih kecil yang disebut partikel subatomik

2. TeoriAtomThomson

Pada tahun 1897 seorang isikawan Inggris, Joseph John Thomson menemukan elektron, yaitu suatu partikel bermuatan negatif yang lebih ringan daripada atom. Dia memperlihatkan bahwa elektron merupakan partikel subatomik. Dari penemuannya ini J.J Thomson mengemukakan Hipotesis sebagai berikut : “Karena elektron bermuatan negatif, sedangkan atom bermuatan listrik netral, maka haruslah dalam atom ada muatan listrik positif, yang mengimbangi muatan elektron tersebut”40. Maka disusunlah suatu model atom yang dikenal dengan model atom roti kismis.

40Amiruddin, Achmad. Kimia Anorganik II. (Bandung: ITB,1997).


Teori yang diusulkan :

a. Atom berbentuk bola pejal bermuatan listrik yang homogen

b. Elektron bermuatan negatif tersebar di dalamnya (seperti kismis yang tersebar di dalam roti)

a. Kelebihan :

1) dapat menerangkan adanya pertikel yang lebih kecil dari atom yang disebut partikel subatomik

2) dapat menerangkan sifat listrik atom

b. Kelemahan :

tidak dapat menerangkan fenomena penghamburan sinar alfa pada lempengan tipis emas

3. TeoriAtomRutherford

Pada tahun 1911, Ernest Rutherford melakukan eksperimen yaitu penembakan lempeng tipis dengan partikel alpha. Ternyata partikel itu ada yang diteruskan, dibelokkan atau dipantulkan. Berarti di dalam atom terdapat susunan-susunan partikel bermuatan positif dan negatif. Hipotesa dari Rutherford adalah : “Atom yang tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilinginya. Inti atom bermuatan positif dan massa atom terpusat pada inti atom”41.

Teori Yang Diusulkan :

a. Atom terdiri dari inti atom bermuatan positif dan hampir seluruh massa akan terpusat pada inti

b. Elektron beredar mengelilingi inti

c. Jumlah muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron, sehingga atom bersifat netral

41Siregar, Morgong, Dasar-dasar Kimia Organik, ( Jakarta: P2LPTK, 1988).

134 Kimia Dasar

d. Sebagian besar ruangan dalam atom merupakan ruangan kosong

a. Kelebihan :

1) dapat menerangkan fenomena penghamburan sinar alfa oleh lempeng tipis emas

2) mengemukakan keberadaan inti atom

b. Kelemahan:

tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori isika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti

4. TeoriAtomBohr

Pada tahun 1913 Niels Hendrik David Bohr mengemukakan teori atom yang bertitik tolak dari model atom Rutherford dan teori kuantum Planck.

Teori yang diusulkan :

a. Atom terdiri dari inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif di dalam suatu lintasan.

b. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke yang lain dengan menyerap atau memancarkan energi sehingga energi elektron atom itu tidak akan berkurang. Jika berpindah lintasan ke lintasan yang lebih tinggi maka elektron akan menyerap energi. Jika beralih ke lintasan yang lebih rendah maka akan memancarkan energi.

a. Kelebihan :

1) Mengaplikasikan teori kuantum untuk menjawab kesulitan dalam model atom rutherford.


2) Menerangkan dengan jelas garis spektrum pancaran (emisi) atau serapan (absorpsi) dari atom hidrogen.

b. Kelemahan :

1) Terjadi penyimpangan untuk atom yang lebih besar dari hidrogen.

2) Tidak dapat menerangkan efek Zeeman, yaitu spektrum atom yang lebih rumit bila atom ditempatkan pada medan magnet

Penelitian modern kemudian menunjukkan bahwa atom terbagi atas tiga macam partikel, yaitu proton,neutron,dan elektron42.

Tabel 5.1. Partikel – partikel atom

Massa Muatan

gram s m a Coulombunit muatan elektronik

Proton 1,67 x 10-24 1,007276 + 1,6 x 10-19 +1

Neutron 1,67 x 10-24 1,008665 0 0

Elektron 9,11 x 10-28 0,000549 - 1,6 x 10-19 -1

Sumber : Achmad dan Tupamahu, 2001

Proton dan neutron membentuk inti. Karena proton bermuatan positif dan neutron tidak bermuatan, maka inti atom bermuatan positif. Banyaknya proton dalam inti disebut sebagai proton number (nomor proton) atau atomic number (nomor atom). Tiap unsur memiliki nomor atom yang berbeda – beda, contohnya karbon (C),memiliki nomor atom 6, nitrogen (N) memiliki nomor atom 7, oksigen (O) memiliki nomor atom 8, dll. Sampai dengan unsur bernomor atom 20, jumlah proton dan neutron dalam inti sama. Di atas nomor

42Musbach, Musaddiq. Fisika Modern II. ( Jakarta: Depdikbud,1996).

136 Kimia Dasar

atom 20, jumlah neutron umumnya lebih besar dari pada jumlah proton. Misalnya, timbal (Pb) dengan jumlah proton 82, memiliki 125 neutron dalam inti. Banyaknya proton dan neutron dalam inti disebut nucleon number (nomor inti) atau mass number (nomor massa). Struktur atom secara sederhana dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 5.2. Partikel penyusun atom

Elektron digambarkan mengelilingi inti atom menurut lintasan tertentu. Karena letaknya di luar, maka elektron – elektron inilah yang berperan ketika unsur – unsur mengalami reaksi atau membentuk ikatan. Susunan elektron di dalam atom menentukan sifat dari unsur yang bersangkutan.

NotasiAtom

A

zX

X = Lambang Atom

A = Nomor Massa/Massa Atom

Z = Nomor Atom

Contoh perhitungan :

Tentukan proton, neutron, dan elektron dari atom 2311

Na !


Diketahui : Nomor massa = 23

Nomor atom = 11

Ditanya : proton (p), elektron (e), dan neutron (n)

Jawab : proton = elektron = 11

neutron = nomor massa – proton = 23 – 11 = 12

Terdapat beberapa istilah yang berkaitan dengan komposisi jumlah proton dan jumlah neutron di dalam inti atom yaitu isotop, isobar, dan isoton.

a. IsotopIsotop adalah inti atom atau nuklida yang mempunyai

nomor atom (jumlah proton) sama tetapi mempunyai nomor massa ( jumlah neutron) berbeda. Contohnya adalah atom karbon yang mempunyai 3 macam isotop berupa : 14

6 C, 13

6 C,

126 C.

b. Isobar

Isobar adalah inti atom atau nuklida yang mempunyai nomor massa ( jumlah proton dan jumlah neutron) sama tetapi mempunyai nomor atom (jumlah proton) berbeda. Contoh : 14

6 C, 14

7 N

c. IsotonIsoton adalah inti atom atau nuklida yang

mempunyai jumlah neutron sama tetapi mempunyai nomor atom (jumlah proton) berbeda. Contoh : 11

5 B, 126 C, 13

7 N

b. konfIGuRaSI eLektRon

Elektron tersusun dalam kulit – kulit (n) yang dapat dinyatakan dalam huruf kapital, yaitu K, L, M, N, O, … atau angka, yaitu 1, 2, 3, 4, 5, … . Tiap kulit memiliki sub – sub kulit yang dinyatakan dengan huruf, yaitu s, p d, f. Dalam sub – sub

138 Kimia Dasar

kulit terdapat ruang (orbital) yang dapat menampung elektron dengan kapasitas tertentu.

Tabel 5.2. Sub – sub kulit dan kapasitas elektron di dalamnya

Sub kulit Jumlah ruang(orbital)

KapasitasElektron

s 1 2

p 3 6

d 5 10

f 7 14

Elektron diisikan pada ruang – ruang (orbital) dengan energi yang terendah lebih dulu. Sistem pengisian elektron berdasarkan tingkat energi ini disebut sebagai PrinsipAufbau. Urutan tingkat energi pada sub – sub kulit dapat dilihat pada gambar 5.3

Gambar 5.3 Tingkat energi atom

Menurut Pauli, dalam satu orbital, tidak boleh diisi oleh elektron dengan arah putaran (spin) yang sama. Aturan ini disebut sebagai AzasLaranganPauli, yang membatasi jumlah elektron dalam satu orbital maksimal adalah dua.


Selain dua aturan di atas, dalam pengisian elektron pada orbital juga berlaku Aturan/KaidahHund, yaitu :

1. Elektron yang masuk ke dalam sub kulit yang memiliki lebih dari 1 orbital, disebarkan terlebih dahulu pada orbital – orbital yang tingkat energinya sama, dengan spin yang searah

2. Posisi orbital setengah penuh atau penuh lebih stabil

Contoh :

1. Unsur Cl (nomor atom 17)

Jumlah elektron = 17

Konigurasi elektron = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

2. Ion Fe3+ (nomor atom 26)

Karena ion bermuatan +3 à kehilangan 3 elektron à hanya 23 elektron yang terlibat dalam konigurasi

Konigurasi elektron = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3

3. Ion F- (nomor atom 9)

Karena ion bermuatan -1 à bertambah 1 elektron à ada 10 elektron yang terlibat dalam konigurasi

Konigurasi elektron = 1s2 2s2 2p6

4. Unsur Ar (nomor atom 18)

Jumlah elektron = 18

Konigurasi elektron = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Catatan :

- Ion positif terjadi apabila suatu unsur melepaskan elektron à jumlah elektron dalam konigurasi lebih sedikit daripada jumlah elektron pada nomor atom

140 Kimia Dasar

- Ion negatif terjadi apabila suatu unsur menerima elektron à jumlah elektron dalam konigurasi lebih banyak daripada jumlah elektron pada nomor atom

- Suatu unsur membentuk ion positif atau negatif agar memiliki konigurasi seperti gas mulia

- Gas mulia memiliki konigurasi dengan orbital penuh, umumnya berakhir pada orbital np6, kecuali unsur He (konigurasi elektron = 1s2)

C. bILanGan kuantum

Untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam atom, digunakan empat bilangan kuantum yaitu :

1. n, bil kuantum utama à kulit

2. l, bil kuantum azimuth à sub kulit

s = 0, p = 1, d = 2, f = 3

- m, bil kuantum magnetik à orbital

harga antara –l s.d. +l.

- S, bil. Kuantum spin à putaran elektron

harga + ½ dan – ½

1. BilangankuantumutamaBilangan kuantum utama (n) menunjukkan nomor lintasan

atau tingkat energi dari elektron dalam atom, atau juga bisa diartikan sebagai kulit atom. Berapa nilai “n”? n memiliki nilai semua bilangan positif yaitu 1,2,3, dan seterusnya hingga tak terbatas. Simbol lain untuk menyebut urutan ini adalah dengan menyebut kulit K, L, M, N, dan seterusnya. Nilai n yang berbeda menunjukkan tingkatan energi yang berbeda. Tiap kulit atau setiap tingkat energi ditempati oleh sejumlah elektron. Jumlah elektron maksimum yang dapat menempati tingkat energi itu harus memenuhi rumus Pauli = 2n2. Contoh


: kulit ke-4 (n=4) dapat ditempati maksimum = 2 x 42 elektron = 32 elektron.

Elektron dapat berpindah dari satu tingkat energi ke tingkat energi yang lain. Bila dari tingkat n=1 ke n=2 maka elektron akan menyerap energi, dan bila berpindah dari n = 5 ke n=4 maka elektron akan melepaskan energi, energi yang dilepaskan ini berupa emisi cahaya dengan panjang gelombang tertentu.

Gambar5.4.Diagramtingkatenergi

2. BilanganKuantumAzimuth(l)Bilangan kuantum azimuth disebut juga bilangan kuantum

momentum angular, bilangan kuantum ini menentukan bentuk ruang dari orbital. Artinya nilai l yang berbeda menunjukkan bentuk orbital yang berbeda pula. Nilai l adalah dari 0 hingga n-1. Adapun bentuk orbital dengan nilai bilangan kuantum azimuth 1 sampai 3 adalah sebagai berikut:

l = 0 bentuk orbitalnya disebut “orbital s” l = 1 bentuk orbitalnya disebut “orbital p” l = 2 bentuk orbitalnya disebut “orbital d” l = 3 bentuk orbitalnya disebut “orbital f ”

142 Kimia Dasar

Huruf-huruf s, p, d, dan f berasal dari istilah sharp, principal, diffuse, dan fundamental yang digunakan untuk notasi spektroskopi deret-deret spektrum unsur alkali.

3. BilangankuantummagnetikBilangan kuantum ini menunjukkan orientasi orbital di

dalam ruang relatif dengan kedudukan orbital yang lain dalam atom. Besarnya nilai m ditentukan dari “+l” hingga “-l”. Artinya untuk l = 0 maka nilai m nya adalah 0, untuk l=1 maka nilai m nya adalah -1,0, dan 1. Jadi setiap nilai m menunjukan satu ruang orbital di dalam sub kulit atom. Perhatikan contoh berikut : l = 0 bentuk orbitalnya disebut “orbital s” dan nilai m yang mungkin adalah 0 sehingga orbital hanya memiliki 1 ruang orbital. l = 1 bentuk orbitalnya disebut “orbital p” dan nilai m yang mungkin adalah -1, 0, dan 1 sehingga orbital p memiliki 3 ruang orbital p dengan orientasi yang berbeda yaitu Px, Py

, Pz.

l = 2 bentuk orbitalnya disebut “orbital d” dan nilai m yang mungkin adalah -2,-1, 0, 1, dan 2, sehingga orbital d memiliki 5 ruang orbital d dengan orientasi yang berbeda, yaitu dxz, dyz, dxy, dx

2-y

2 dan dz2.

Gambar 5.5. Orbital d

l = 3 bentuk orbitalnya disebut “orbital f ” dan nilai m yang mungkin adalah -3,-2,-1, 0, 1, 2, dan 3, sehingga orbital f memiliki 7 ruang orbital dengan orientasi yang berbeda.


Gambar 5.6. Orbital f

Bilangan kuantum ini berhubungan dengan tingkatan energi dan ukuran orbital, semakin besar nilai “n” maka elektron menduduki orbital dengan tingkat energi yang lebih besar dan ukuran orbitalnya juga semakin besar.

4. Bilangan Kuantum SpinBilangan kuantum spin muncul untuk menjelaskan bahwa

elektron yang berputar dapat menghasilkan medan magnet, sangatlah mungkin untuk mengasumsikan bahwa perputaran elektron ini memiliki dua arah yang berbeda sehingga dapat dihasilkan medan magnet yang berlawanan arah. Dengan asumsi ini maka bilangan kuantum spin hanya memiliki dua nilai yang dilambangkan dengan + ½ dan -1/2. Masing-masing nilai “s” diatas mewakili dua buah elektron yang berputar berlawanan arah di dalam ruang orbital. Perhatikan ilustrasi berikut:

Gambar 5.7. Arah perputaran elektron

144 Kimia Dasar

Perhatikan gambar di atas, elektron 1 (bulatan berwarna merah) sebelah kiri berputar ke arah kiri dan elektron kedua berputar ke arah kanan (perhatikan tanda putaran biru diatas) akibat perbuataran ini kedua elektron akan menghasilkan medan magnet yang berlawanan arah (ditandai dengan huruf N kutub magnet utara dan S kutub magnet selatan).

Bilangan kuantum spin ini berhubungan dengan postulat Wolfgang pauli (1900-1958) yang menyatakan bahwa suatu elektron didalam atom tidak boleh memiliki 4 bilangan kuantum yang sama. Elektron dalam orbital yang sama akan dapat memiliki nilai n, l, dan m yang sama, sehingga untuk nilai bilangan kuantum yang keempat yaitu bilangan kuantum spin “s” tidak boleh sama. Karena hanya ada 2 nilai s, maka oleh sebab itulah satu orbital maksimal hanya bisa diisi oleh dua elektron dengan dua arah putaran yang berlawanan.

D. RanGkuman

Konsep atom sudah dikenal sejak peradaban Yunani (500 SM). “Atom” berasal dari bahasa Yunani, yaitu atomos, yang berarti tidak dapat dibagi. Menurut ilosof Yunani, atom dianggap sebagai partikel sangat kecil yang tidak dapat diurai lagi.

Ada beberapa teori yang menjelaskan tentang konsep atom, antara lain :Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan hipotesa tentang atom berdasarkan hukum kekekalan massa (Lavoisier) dan hukum perbandingan tetap (Proust). Postulat Dalton ini bertahan selama hampir seratus tahun. Kunci keberhasilan teori ini adalah adanya konsep yang menjelaskan bahwa tiap unsur memiliki atom dengan karakteristik massa tertentu.

Pada tahun 1897 seorang isikawan Inggris, Joseph John Thomson menemukan elektron, yaitu suatu partikel bermuatan negatif yang lebih ringan daripada atom. Dia


memperlihatkan bahwa elektron merupakan partikel subatomik. Dari penemuannya ini J.J Thomson mengemukakan Hipotesis sebagai berikut : “Karena elektron bermuatan negatif, sedangkan atom bermuatan listrik netral, maka haruslah dalam atom ada muatan listrik positif, yang mengimbangi muatan elektron tersebut”. Maka disusunlah suatu model atom yang dikenal dengan model atom roti kismis.

Pada tahun 1911, Ernest Rutherford melakukan eksperimen yaitu penembakan lempeng tipis dengan partikel alpha. Ternyata partikel itu ada yang diteruskan, dibelokkan atau dipantulkan. Berarti di dalam atom terdapat susunan-susunan partikel bermuatan positif dan negatif. Hipotesa dari Rutherford adalah : “Atom yang tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilinginya. Inti atom bermuatan positif dan massa atom terpusat pada inti atom”.Pada tahun 1913 Niels Hendrik David Bohr mengemukakan teori atom yang bertitik tolak dari model atom Rutherford dan teori kuantum Planck.

Penelitian modern kemudian menunjukkan bahwa atom terbagi atas tiga macam partikel, yaitu proton,neutron,dan elektron. Elektron tersusun dalam kulit – kulit (n) yang dapat dinyatakan dalam huruf kapital, yaitu K, L, M, N, O, … atau angka, yaitu 1, 2, 3, 4, 5, … . Tiap kulit memiliki sub – sub kulit yang dinyatakan dengan huruf, yaitu s, p d, f. Dalam sub – sub kulit terdapat ruang (orbital) yang dapat menampung elektron dengan kapasitas tertentu.

Untuk menentukan kedudukan suatu elektron dalam atom, digunakan empat bilangan kuantum yaitu :

1. n, bil kuantum utama à kulit

2. l, bil kuantum azimuth à sub kulit

s = 0, p = 1, d = 2, f = 3

3. m, bil kuantum magnetik à orbital harga antara –l s.d. +l.

146 Kimia Dasar

4. S, bil. Kuantum spin à putaran elektronharga + ½ dan – ½

E.LATIHAN(Soal-Soal)

1. Mengapa model atom Rutherford tidak dapat diterima?

2. Apa perbedaan antara model atom Bohr dan model mekanika kuantum?

3. Atas asumsi apa sehingga disimpulkan bahwa sinar katode itu terdiri atas partikel-partikel dan bermuatan negatif

4. Sebutkan dua dasar hukum kimia yang dipakai oleh Dalton dalam menggunakan teori atomnya!

5. Model atom mana yang dipakai hingga saat ini? Mengapa?

6. Jelaskan aturan aufbau yang berhubungan dengan pengisian elektron pada kulit atom!

7. Mengapa dalam suatu atom yang sama tidak mungkin 2 elektron memiliki keempat bilangan kuantum yang sama?

8. Tentukan bilangan kuantum n, l, m, dan s dari 17 Cl dan 30 Zn!

9. Apa yang dimaksud dengan orbital

10. Tentukan harga-harga bilangan kuantum yang paling mungkin untuk elektron ke-21 dari atom 21Sc!

11. Tentukan kulit valensi untuk unsur yang konigurasi elektronnya :

a. 1s2 2s2 2p6 3s2

b. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1

c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

d. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10

12. Berapa banyaknya elektron yang tidak berpasanganuntuk atom 15P?


bab VI

tabeL PeRIoDIk unSuR

a. PeRkembanGan tabeL PeRIoDIk

Pada abad ke-19 ketika para kimiawan masih samar-samar dalam memahami gagasan tentang atom dan molekul dan belum mengetahui adanya elektron dan proton, dan menyusun tabel periodik berdasarkan massa atom suatu unsur. Pada tahun 1864 kimiawan inggris John Newlands memperhatikan bahwa jika unsur-unsur yang dikenal pada waktu itu disusun berdasarkan massa atomnya, maka setiap unsur kedelapan memiliki sifat yang mirip dan dikenal sebagai hukum oktaf, akan tetapi hukum ini tidak cocok untuk unsur-unsur setelah kalsium, dan karya Newlands tidak diterima oleh masyarakat ilmiah43.

Lima tahun kemudian kimiawan Rusia Dimitri Mendeleev dan kimiawan jerman Lothar Meyer mengemukakan penyusunan tabulasi unsur-unsur yang lebih luas berdasarkan keteraturannya, sifat yang berulang secara periodik. Penggolongan yang disusun oleh Mendeleev lebih baik bila dibandingkan dengan Newlands yang disebabkan oleh 2 hal yaitu: penggolongan unsur-unsur dengan lebih tepat berdasarkan sifatnya dan adanya kemungkinan meramal

43Sunjaya Akhmad. Ilmu Kimia Umum Untuk Universitas dan Pendidikan Tinggi Lainnya. (Surabaya: Sinar Wijaya, 1982).

148 Kimia Dasar

sifat-sifat beberapa unsur yang belum ditemukan, misalnya Mendeleev mengusulkan adanya unsur yang belum ditemukan yang disebut eka-aluminium (unsur pertama di bawah aluminium dengan golongan yang sama). Ketika galium ditemukan 4 tahun kemudian, sifat-sifat yang dimiliki sangat mirip dengan sifat-sifat eka-aluminium yang diprediksikan seperti yang ditunjukkan pada tabel 6.1 di bawah ini:

Tabel 6.1 Sifat-sifat eka-aluminium

Sifat unsur Eka-aluminium (Ea) Galium (Ga)

Massa atomTitik lelehKerapatanRumus Oksida

68 smaRendah

5,9 g/cm 3

Ea 2 O 3

69,9 sma

29,78 0 C

5,94 g/cm 3

Ga 2 O 3

Versi awal tabel periodik memiliki ketidakkonstitenan, misalnya massa atom argon (39,95 sma) lebih besar dari massa atom kalium (30, 10 sma). Jika unsur ini digolongkan hanya berdasarkan nomor atomnya, maka argon akan menempati posisi yang ditempati kalium pada tabel periodik modern, tetapi ada kimiawan yang akan menempatkan argon (gas inert) dalam golongan yang sama dengan litium dan natrium (2 logam yang sangat reaktif ), sehingga disarankan adanya beberapa sifat mendasar lainnya selain massa atom (dasar sifat periodik yang diamati). Sifat ini akhirnya berkaitan dengan nomor atom.

Pada tahun 1913, seorang isikawan muda Inggris, Henry Moseley, menemukan keterkaitan antara nomor atom dan dan frekuensi sinar X yang dihasilkan dari pembakaran unsur yang sedang dikaji dengan elektron berenergi tinggi. Dengan sedikit pengecualian moseley menemukan bahwa urutan kenaikan nomor atom sama dengan kenaikan massa atom. Setelah itu, muncullah istilah tabel periodik modern


yang biasanya menampilkan nomor atom bersama dengan lambang unsurnya, di mana nomor atom menunjukkan jumlah elektron dalam atom suatu unsur. Konigurasi elektron unsur membantu menjelaskan munculnya sifat isika dan kimia. Kegunaan dan pentingnya tabel periodik unsur terletak pada fakta bahwa penggunaan pemahaman tentang sifat-sifat umum dan kecenderungan dalam golongan atau periode untuk meramalkan sifat unsur apapun dengan cukup tepat, walaupun unsur tersebut tidak dikenal dengan baik44.

Gambar 6.1 Tabel Periodik Unsur

B. PENGGOLONGANPERIODIKUNSUR-UNSURMenurut jenis sub kulit yang terisi, unsur-unsur dapat

dibagi menjadi beberapa golongan; unsur utama, gas mulia, unsur transisi (logam transisi), lantanida dan aktinida45. Unsur-unsur utama (representative elements) adalah unsur-unsur dalam golongan 1A-7A, yang semuanya memiliki sub kulit s atau p dengan bilangan kuantum utama tertinggi yang belum penuh.


45Achamad, H. dan Tupamahu, M.S, Struktur Atom, Struktur Molekul, dan Sistem Periodik, (Bandung :PT. Citra Aditya Bakti, 2001).

150 Kimia Dasar

Dengan pengecualian pada helium, seluruh gas mulia (noble gas) yaitu unsur-unsur golongan 8A yang mempunyai sub kulit p yang terisi penuh. (Konigurasi elektronnya adalah 1s2 untuk helium dan ns2 np6 untuk gas mulia yang lain, di mana n adalah bilangan kuantum utama untuk kulit terluar). Logam transisi adalah unsur-unsur dalam golongan 1B dan 3B-8B, yang mempunyai subkulit d yang tidak terisi penuh atau mudah menghasilkan kation dengan subkulit d yang tak terisi penuh. Unsur-unsur ini sering juga disebut dengan unsur-unsur transisi blok d. Lantanida dan aktinida sering disebut juga dengan unsur transisi blok –f karena kedua golongan ini memiliki subkulit f yang tidak terisi penuh46.

Pola yang jelas akan muncul ketika kita mengkaji konigurasi elektron unsur-unsur dalam golongan tertentu. Pada Golongan 1A (logam alkali) memiliki konigurasi elektron terluar yang mirip; masing-masing memiliki inti gas mulia dan konigurasi ns1 untuk elektron terluarnya. Demikian pula dengan golongan 2A (alkali tanah) juga memiliki inti gas mulia dengan konigurasi elektron terluarnya ns2. Elektron terluar suatu atom yang terlibat dalam ikatan kimia, sering disebut dengan elektron valensi (valence electron). Jumlah elektron valensi yang sama menentukan kemiripan perilaku kimia diantara unsur-unsur dalam setiap golongan. Pengamatan ini juga berlaku untuk unsur halogen (golongan 7A), yang memiliki konigurasi elektron terluar ns2np5 dan menunjukkan sifat-sifat yang sangat mirip, akan tetapi harus berhati-hati dalam meramalkan golongan 3A-6A. Sebagai contoh, unsur-unsur dalam golongan 4A memiliki konigurasi elektron yang sama, ns2np4, tetapi memiliki lebih banyak keragaman dalam sifat-sifat kimia di antara unsur-unsur ini; karbon adalah



nonlogam, silikon dan germanium adalah metaloid, timah dan timbal adalah logam.

Dalam satu golongan, gas mulia berperilaku sangat mirip, dengan pengecualian kripton dan xenon, unsur-unsur ini secara kimia bersifat inert. Alasannya adalah seluruh unsur ini memiliki subkulit terluar ns2np6, terisi penuh yaitu suatu keadaan yang menggambarkan kestabilan yang tinggi. Walaupun konigurasi elektron terluar logam transisi tidak selalu sama dalam satu golongan dan tidak ada pola yang teratur dalam perubahan konigurasi elektron dari satu logam ke logam lain dalam periode yang sama. Akan tetapi seluruh logam transisi memiliki ciri-ciri tertentu yang membedakannya dari unsur-unsur lainnya. Hal tersebut disebabkan karena seluruh logam-logam ini memiliki subkulit d yang tidak terisi penuh. Demikian pula unsur-unsur lantanida dan aktinida menyerupai satu sama lain dalam deretnya karena mempunyai subkulit f yang tidak terisi penuh.

C. konfIGuRaSI eLektRon katIon Dan anIon

Oleh karena banyak senyawa ionik yang berbentuk kation atau anion monoatomik akan sangat membantu untuk mengetahui bagaimana menulis konigurasi elektron spesi-spesi ion ini. Prosedur untuk menulis konigurasi elektron ion-ion akan dibagi menjadi 2 kelompok47.

1. IonyangDihasilkandariUnsurGolonganUtama

Pada pembentukan kation dari atom netral unsur golongan utama, satu elektron atau lebih dikeluarkan dari kulit n terluar

47Wilbraham, C. Antony dan Matta, S. Michael. Pengantar Kimia Organik dan Hayati. (Bandung. ITB, 1992).

152 Kimia Dasar

yang masih terisi. Di bawah ini adalah konigurasi elektron beberapa atom netral dan kation-kationnya yang terkait:

Na: [Ne] 3s1 Na+: [Ne]

Ca: [Ar] 4s2 Ca2+: [Ar]

Al: [Ne] 3s23p1 Al3+: [Ne]

Perhatikan bahwa setiap ion mempunyai konigurasi elektron gas mulia yang stabil.

Dalam pembentukan anion, satu elektron atau lebih ditambahkan ke kulit n terluar yang terisi sebagian. Perhatikan contoh-contoh berikut:

H: 1s1 H −: 1s2 atau [He]

F: 1s22s22p5 F −: 1s22s22p6 atau [Ne]

O: 1s22s22p4O−2

: 1s22s22p4 atau [Ne]

N: 1s22s22p3 N −3:1s22s22p6 atau [Ne]

Jadi, semua anion mempunyai konigurasi elektron gas mulia yang stabil. Hal ini merupakan ciri khas dari hampir semua golongan utama ialah ion-ion yang dihasilkan dari atom-atom netralnya mempunyai konigurasi elektron terluar gas mulia ns2np6.

2. KationyangDihasilkandariLogamTransisi

Pada baris pertama logam transisi (Sc-Cu), orbital 4s selalu diisi lebih dahulu sebelum orbital 3d, seperti mangan dengan konigurasi elektron [Ar] 4s23d548.Jika terbentuk ion Mn2+, memungkinkan 2 elektron dikeluarkan dari orbital 3d untuk menghasilkan [Ar] 4s23d3. Pada kenyatannya, konigurasi elektron Mn2+ [Ar] 3d5. Alasannya adalah interaksi elektron-elektron inti pada atom netral agak berbeda dengan interaksi pada ionnya. Jadi, meskipun dalam Mn orbital 4s selalu terisi

48Amiruddin, Achmad. Kimia Anorganik II. (Bandung: ITB,1970).


lebih dahulu daripada orbital 3d, elektron dikeluarkan dari 4s pada pembentukan Mn2+, karena orbital 3d lebih stabil daripada orbital 4s dalam ion logam transisi, 0leh karena itu, jika kation terbentuk dari logam transisi, elektron yang dilepaskan pertama-tama selalu orbital ns kemudian baru orbital (n-1) d. Pada kenyatannya logam transisi dapat membentuk lebih dari satu kation dan seringkali kation tersebut tidak isoelektron dengan gas mulia sebelumnya.

D. KERAGAMAN PERIODIK DALAM SIFAT-SIFATfISIka

Konigurasi elektron unsur-unsur memiliki suatu keragaman periodik dengan bertambahnya nomor atom yang menyebabkan terjadinya keragaman periodik dalam perilaku isis dan kimianya. Di mana sifat isika dan sifat kimia suatu unsur berbeda dalam setiap golongan dan periode yang ditempati oleh suatu unsur.

1. MuatanIntiEfektif

Muatan inti efektif berperan menentukan posisi keadaan energi dan garis-garis spektral atom, khususnya energi ionisasi dan berbagai sifat-sifat atom lain yang saling terkait, seperti karakter sifat logam dan bukan logam (ditentukan berdasarkan mudah atau tidaknya mengalami ionisasi). Besarnya interaksi antara masing-masing tipe elektron yang menyebabkan adanya efek pelindung dan muatn inti efektif memang sulit ditentukan secara eksak.

Muatan inti efektif yang dimiliki oleh suatu unsur dipengaruhi oleh efek perisai yang dilakukan elektron yang berada di dekat inti terhadap elektron-elektron pada kulit luar dalam atom berlektron banyak. Adanya elektron-elektron perisai penyaring mengurangi gaya elektrostatik antara proton yang bermuatan positif dalam inti dengan elektron-elektron

154 Kimia Dasar

pada kulit luar. Gaya tolak menolak antar elektron dalam atom berelektron banyak akan lebih mengimbangi gaya tarik yang dilakukan oleh inti. Konsep muatan inti efektif memungkinkan untuk menjelaskan efek perisai pada sifat-sifat periodik.

Seperti pada Helium dengan konigurasi elektron 1s2. Kedua proton helium memberikan muatan +2 kepada inti, tetapi gaya tarik penuh dari muatan ini terhadap 2 elektron 1s sebagian diimbangi oleh tolak menolak elektron-elektron. Akibatnya, setiap elektron 1s diperisai dari inti oleh elektron 1s lainnya. Muatan inti efektif dinyatakan sebagai:

Zeff = Z – σ

Dengan Z adalah muatan inti sebenarnya (nomor atomnya) dan σ (sigma) disebut konstanta perisai yang memiliki nilai lebih besar dari 0 tetapi lebih kecil dari Z.

Salah satu contoh pengaruh dari perisai elektron adalah energi yang diperlukan untuk mengeluarkan satu elektron dari atom berelektron banyak dengan perkiraan energi 2373 kj untuk mengeluarkan elektron pertama dari 1 mol atom He dan energi sebesar 5251 kj untuk mengeluarkan elektron kedua ion He+. Alasan diperlukannya lebih banyak energi untuk mengeluarakan elektron kedua yaitu dengan hanya terdapat 1 elektron, maka tidak ada perisai dan elektron itu merasakan seluruh pengaruh dari muatan inti +2.

Untuk atom-atom dengan 3 elektron atau lebih, elektron pada kulit tertentu diperisai oleh elektron pada kulit bagian dalam (kulit yang lebih dekat dengan inti), tetapi tidak oleh elektron pada kulit yang lebih luar. Seperti pada lithium yang memiliki konigurasi elektron 1s22s1, elektron 2s diperisai oleh 2 elektron 1s, tetapi elektron 2s tidak memberi efek perisai terhadap elektron 1s. Sebagai tambahan, kulit bagian dalam yang terisi penuh memerisai elektron bagian luar secara lebih efektif daripada elektron lainnya. Di mana, perisai elektron


menghasilkan konsekuensi yang penting untuk ukuran atom dan pembentukan ion-ion dan molekul-molekul49.

2. Jari-JariAtom

Jari-jari atom suatu logam adalah setengah jarak antara 2 inti pada atom-atom yang berdekatan. Untuk unsur yang berupa molekul diatomik, jari-jari atomnya adalah setengah jarak antara inti dua atom dalam molekul tertentu. Jari-jari atom ditentukan oleh bagaimana kuatnya elektron kulit bagian luar ditahan oleh inti. Makin besar muatan inti efektif, makin kuat elektron-elektron ditahan dan semakin kecil jari-jari atomnya. Unsur-unsur ynag berada pada periode kedua dari Li-F, dari kiri ke kanan, ditemukan bahwa jumlah elektron dalam kulit bagian dalam (1s2) adalah tetap, sedangkan muatan inti bertambah.

Elektron-elektron yang ditambahkan untuk mengimbangi bertambahnya muatan inti tidak efektif dalam memerisai satu sama lainnya. Akibatnya muatan inti efektif bertambah terus menerus sedangkan bilangan kuantum utamanya tetap (n=2). Misalnya elektron 2s pada bagiam luar litium diperisai dari inti (3 proton) oleh 2 elektron 1s. Diasumsikan efek perisai dari 2 elektron 1s meniadakan 2 muatan positif dalam inti. Jadi, elektron 2s hanya merasakan gaya tarik yang disebabkan oleh 1 proton dalam inti (muatan inti efektifnya +1). Dalam berilium (1s22s2), setiap elektron 2s diperisai oleh 2 elektron 1s bagian dalam yang meniadakan 2 dari 4 muatan positif dalam inti. Oleh karena 2s tidak saling melindungi satu sama lain secara efektif, hasil keseluruhannya yaitu muatan inti efektif untuk masing-masing elektron 2s lebih besar dari +1. Jadi, karena muatan inti efektif bertambah, jari-jari atom terus berkurang dari litium ke lorin.


156 Kimia Dasar

Jari-jari atom ditentukan berdasarkan pada perhitungan adari setengah jarak antar atom dwiatomik. Dari pengukuran ini terlihat bahwa untuk unsur-unsur segolongan, dari atas ke bawah mempunyai jari-jari atom yang semakin besar, sedang unsur-unsur dalam satu periode, dari kiri ke kanan memiliki jari-jari atom yang makin kecil.

Tabel 4.2. Jari-Jari Atom Berbagai Unsur dalam Satuan nm

Golongan

I A II A III A IV A V A VI A VII A

H (0,037)Li (0,134)Na (0,154)K (0,196)Rb (0,216)Cs (0,235)

Be (0,125)Mg (0,145)Ca (0,174)Sr (0,191)Ba (0,198)

B (0,090)Al (0,130)Ga (0.12)In (0,150)Ti (0,155)

C (0,077)Si (0,118)Gr (0,122)Sn (0,140)Pb (0,154)

N (0,075)P (0,110)As (0,122)Sb (0,143)Bi (0,15)

O (0,075)S (0,102)Se (0,117)Te (0,135)Po (),153)

F (0,071)Cl (0,099)Br (0,114)I (0,155)

Dari atas ke bawah (dalam satu golongan), misalnya golongan 1A dapat diamati bahwa jari-jari atom bertambah dengan bertambahnya nomor atom. Untuk logam alkali elektron terluar menempati orbital ns. Karena ukuran orbital bertambah dengan meningkatnya bilangan kuantum utama n, ukuran atom logam bertambah dari Li ke Cs. Hal serupa juga dapat diterapkan pada unsur-unsur dalam golongan yang lain.

3. Jari-JariIon

Jari-jari ion (ionic radius) adalah jari-jari kation atau anion. Jari-jari ion mempengaruhi sifat-sifat isika dan kimia suatu senyawa ionik. Misalnya, struktur berdimensi tiga dari suatu senyawa ionik bergantung pada ukuran relatif kation dan anionnya.

Jika atom netral diubah menjadi suatu ion, diharapkan ukurannya berubah. Jika atom membentuk anion, ukurannya


(atau jari-jarinya) bertambah, oleh karena muatan inti tetap sama tetapi tolak menolak yang dihasilkan oleh elektron yang ditambahkan akan memperbesar daerah awan elektron, sedangkan kation lebih kecil dari atom netral yang disebabkan oleh pelepasan 1 elektron atau lebih mengurangi tolak-menolak elektron-elektron tapi muatan inti tetap sama, sehingga awan elektron mengkerut. Ukuran jari-jari atom suatu unsur berbanding lurus dengan jari-jari ionnya. Dari atas ke bawah tabel periodik, jari-jari atom dan ion bertambah. Untuk ion-ion yang dihasilkan dari unsur-unsur dengan golongan yang berbeda, perbandingan dalam ukuran akan berarti jika hanya ion-ionnya adalah isoelektron (kation lebih kecil dari anion), misalnya, Na+ lebih kecil daripada F-. Kedua ion ini mempunyai jumlah elektron yang sama, tetapi Na (Z = 11) mempunyai proton lebih banyak daripada F ( Z = 9). Muatan inti Na+ yang lebih besar menghasilkan jari-jari yang lebih kecil

.

Gambar 6.2 Ukuran Jari-Jari atom dan Ion Dalam Satu Periode dan Golongan

Pada kation isoelektron, untuk jari-jari ion tripositif (ion yang mempunyai 3 muatan positif ) lebih kecil daripada ion diposotif ( mempunyai 2 muatan positif ) yang lebih kecil dari ion unipositif (1 muatan positif ), misalnya pada unsur dalam

158 Kimia Dasar

periode ketiga; Al3+, Mg2+, dan Na+. Ion Al3+ mempunyai jumlah elektron yang sama dengan Mg2+ tetapi kelebihan 1 proton. Jadi, awan elektron pada Al3+ tertarik lebih ke dalam daripada dalam Mg2+ dan Na+.

Pada anion isoelektron, menunjukkan bahwa jari-jari bertambah jika dimulai dari ion dengan muatan uni negatif (-) dengan ion yang muatannya dinegatif (2-), dan seterusnya. Jadi ion oksida lebih besar daripada ion lourida karena oksigen mempunyai 1 proton lebih sedikit daripada Flourin sehingga awan elektron lebih tersebar meluas dalam O2-.

4. EnergiIonisasi

Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron dari atom, ion atau molekul. Energi untuk melepaskan elektron pertama disebut energi pengionan pertama, untuk melepaskan elektron kedua disebut energi pengionan kedua, dan seterusnya, di mana besarnya energi pengionan dipengaruhi oleh jari-jari atom dan susunan elektron, dalam tiap golongan, dari atas ke bawah, energi pengionan semakin kecil, karena jari-jari ion semakin besar50.

Sifat-sifat kimia setiap atom dipengaruhi oleh konigurasi elektron valensi atom tersebut. Energi ionisasi adalah energi minimum yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron dari atom berwujud gas pada keadaan dasarnya. Besarnya energi ionisasi merupakan ukuran usaha yang diperlukan untuk memaksa satu atom untuk melepaskan elektronnya, atau bagaimana ”eratnya” elektron terikat dalam atom. Makin besar energi ionisasi, makin sukar untuk melepaskan elektronnya.

Untuk atom berelektron banyak, besar energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron pertama dari atom pada keadaan dasarnya, disebut energi ionisasi pertama (I

1).

50Sukardjo, Kimia Fisika, (Yogyakarta:Rineka Cipta,1997).


Energi + X+ ( )g X+ ( )g + e-

Dalam persamaan di atas, X menyatakan atom unsur apa saja yang berwujud gas dan e- adalah satu elektron. Tidak seperti halnya atom dalam fase cair dan padat, atom fase gas tidak dipengaruhi oleh atom-atom tetangganya. Energi ionisasi kedua (I

2) dan energi ionisasi ketiga (I

3) ditunjukkan

dalam persamaan berikut:

Energi + X+ X2+ ( )g + e- ionisasi kedua

Energi + X2+ X3+ ( )g + e- ionisasi ketiga (dst)

Jika sebuah elektron dilepaskan dari satu atom netral, tolakan di antara elektron-elektron yang tersisa akan berkurang. Karena muatan inti tetap tak berubah, lebih banyak energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron lain dari ion bermuatan positif. Oleh karena itu, untuk unsur yang sama, energi ionisasi selalu bertambah dengan urutan berikut:

I1 < I

2< I

3 <.....

Dalam satu periode, energi ionisasi unsur bertambah dengan bertambahnya nomor atom. Kecenderungan ini sejalan dengan bertambahnya muatan inti efektif dari kiri ke kanan. Muatan inti efektif yang lebih besar artinya elektron di bagian luar terikat lebih erat sehingga energi ionisasi pertamanya lebih besar. Unsur-unsur yang memiliki energi ionisasi sangat tinggi bersifat tidak reaktif secara kimia (gas mulia) dan He mempunyai energi ionisasi pertama terbesar diantara semua unsur51.


160 Kimia Dasar

Tabel 6.3. Energi Ionisasi Berbagai Unsur

Z Unsur Pertama Kedua Ketiga Keempat Kelima Keenam

1 H 1.312

2 He 2.373 5.251

3 Li 520 7.300 11.815

4 Be 899 1.757 14.850 21.005

5 B 801 2430 3.660 25.000 32.820

6 C 1.086 2.350 4.620 6.220 38.000 47.261

7 N 1.400 2.860 4.580 7.500 9.400 53.000

8 0 1.314 3.390 5.300 7.470 11.000 13.000

9 F 1.680 3.370 6.050 8.400 11,000 15.200

10 Ne 2.080 3.950 6.120 9.370 12.200 15.000

11 Na 495,9 4,560 6.900 9.540 13.400 16.600

12 Mg 738,1 1.450 7.730 10.500 13.600 18.000

13 Al 577,9 1.820 2.750 11.600 14.800 18.400

14 Si 786,3 1.580 3.230 4.360 16.000 20.000

1S P 1.012 1.904 2.910 4.960 6.240 21.000

16 S 999,5 2.250 3.360 4.660 6.990 8.500

17 Cl 1.251 2.297 3.820 5.160 6.540 9.300

18 Ar 1.521 2.666 3.900 5.770 6.240 8.800

19 K 418,7 3.052 4.410 5.900 8.000 9.600

20 Ca 589,5 1.145 4.900 6.500 8.100 11.000


Graik6.3. Hubungan Antara Energi Ionisasi dan Nomor Atom Suatu Unsur

Unsur-unsur golongan 2A mempunyai energi ionisasi pertama yang lebih tinggi dari logam alkali, karena memiliki 2 elektron valensi (ns2). Unsur non logam mempunyai energi ionisasi lebih besar dibandingkan dengan unsur logam dan energi ionisasi metaloid berada di antara logam dan non logam. Perbedaan energi ionisasi ini berpengaruh pada kemampuan suatu unsur untuk membentuk kation (unsur logam) dan anion (unsur non logam) dalam senyawa ionik. Untuk golongan tertentu energi ionisasi menurun dengan bertambahnya nomor atom (dari atas ke bawah dalam golongan itu). Unsur-unsur dalam golongan yang sama memiliki konigurasi elektron terluar yang mirip, tetapi, dengan meningkatnya bilangan kuantum utama n, bertambah pula jarak rata-rata elektron valensi dari inti. Makin jauh jarak antara elektron dan inti berarti gaya tariknya lemah sehingga elektron lebih mudah untuk dilepaskan dari atas ke bawah dalam satu golongan. Jadi, karakter logam dari unsur-unsur dalam satu golongan meningkat dari atas ke bawah (golongan 3A-7A). Misalnya pada golongan 4 A; karbon adalah nonlogam, silikon dan germanium adalah metaloid, timah dan timbal adalah logam.

162 Kimia Dasar

Terdapat ketidakteraturan pada saat terjadi perpindahan dari golongan 2A ke 3A (dari Be ke B, dari Mg ke Al). Golongan 3A mempunyai 1 elektron dalam subkulit p terluar (ns2np1) yang diperisai dengan baik oleh elektron bagian dalam dan elektron ns2 sehingga energi yang dibutuhkan untuk melepaskan 1e- p lebih rendah daripada untuk melepaskan sepasang elektron s dari tingkat energi utama yang sama, sehingga energi ionisasai golongan 3A < 2A pada periode yang sama. Ketidakteraturan kedua terjadi antara golongan 5A dan 6A (dari N ke O dan dari P ke S). Unsur golongan 5A (ns2np3) elektron p berada dalam 3 ortibal yang terpisah (aturan Hund). Dalam golongan 6 A (ns2np4) elektron tambahan harus dipasangakan dengan salah satu dari 3 elektron p. Kedekatan elektron pada orbital yang sama menghasilkan tolakan elektrostatik yang lebih besar sehingga lebih mudah untuk mengionisasi atom unsur golongan 6A, walaupun muatan inti bertambah besar satu satuan. Jadi energi ionisasi dalam golongan 6A lebih rendah daripada golongan 5 A dalam periode yang sama.

5. AinitasElektron

Sifat lain yang sangat mempengaruhi perilaku kimia atom-atom adalah kemampuannya untuk menerima satu atau lebih elektron. Kemampuan ini disebut ainitas elektron yaitu perubahan energi yang terjadi ketika satu elektron diterima oleh atom suatu unsur dalam keadaan gas.

X(g) + e- X −(g)

Pada bahasan sebelumnya telah diketahui bahwa energi ionisasi positif berarti bahwa energi harus diberikan untuk melepas satu elektron. Di sisi lain, ainitas elektron bernilai positif berarti bahwa energi dilepaskan ketika satu elektron ditambahkan ke suatu atom, contoh; proses atom lourin menerima satu elektron dalam keadaan gas:

F(g) + e- F −(g) =∆H -328 kJ


Tanda H∆ menandakan reaksi tersebut bersifat eksotermik, tapi memiliki ainitas +328 kJ/mol. Jadi, ainitas elektron merupakan energi yang harus diberikan untuk melepaskan elektron dari ion negatif. Untuk pelepasan satu elektron dari lourida:

F −(g) F(g) + e- =∆H +328 kJ

Ainitas elektron yang bernilai besar dan positif berarti bahwa ion negatif tersebut sangat stabil (atom yang memiliki kecenderungan kuat untuk menerima elektron), seperti energi ionisasi yang tinggi menunjukkan bahwa atom itu sangat stabil.

Secara percobaan, ainitas elektron ditentukan dengan melepaskan elektron tambahan dari suatu anion, tetapi berlawanan dengan energi ionisasai, ainitas elektron sulit diukur karena anion-anion berbagai unsur tidak stabil. Pola kecenderungan keseluruhannya adalah meningkatnya kecenderungan dalam menerima elektron (nilai ainitas elektron semakin positif ) dari kiri ke kanan dalam satu periode (ainitas logam< non logam). Nilai-nilainya sedikit bervariasai dalam golongan tertentu. Halogan (golongan 7A) memiliki nilai ainitas elektron terbesar, karena dengan hanya menerima satu elektron, setiap atom halogen akan memiliki koniguarasi elektron stabil gas mulia yang berada tepat di sebelah kanannya. Misalnya, konigurasi elektron F − adalah 1s22s22p6 ; Cl − 3s23p6 dst. Hasil perhitungan ini menunjukkan bahwa gas mulia memiliki ainitas kurang dari nol. Jadi, anion-anion gas ini jika terbentuk akan tidak stabil .

Bila potensial ionisasi merupakan ukuran kemampuan suatu unsur untuk berubah menjadi ion positif, maka ainitas elektron merupakan ukuran suatu unsur untuk berubah menjadi ion negatif.

164 Kimia Dasar

Tabel 6.4. Nilai Ainitas Elektron Beberapa Unsur Golongan Utama dan Gas Mulia

Ia 2a 3a 4a Sa 6a 7a 8a

H He

< 0

Li Be B C N 0 F Ne

60 <_ 0 27 122 0 141 328 < 0

Na Mg A1 Si P S Cl Ar

0 44 134 72 200 349 < 0

K Ca Ga Ge As Se Br Kr

-18 2,4 29 118 77 195 325 < 0Rh Sr In Sn Sb Te I Xe

47 4,7 29 121 101 190 295 < 0

C. Ba TI Pb Bi At Rn

45 14 30 110 110 9 <0

Ainitas elektron oksigen memiliki nilai positif (141 kJ/mol), yang berarti bahwa proses:

O(g) + e- O −(g) =∆H -141 kJ

bersifat eksotermik. Di sisi lain, ainitas elektron O − sangat negatif (-780 kJ/mol), yang berarti bahwa proses :

O −(g) O(g) + e-

=∆H + 780 kJ

bersifat endotermik walaupun ion O2- isoelektron dengan gas mulia Ne. Proses ini tidak disukai pada fase gas karena kenaikan tolakan antar elektron yang dihasilkannya melampaui kestabilan yang diperoleh dengan mencapai konigurasi gas mulia, akan tetapi O2- umumnya dalam senyawa ion (misalnya Li

2O dan MgO), dalam padatan, ion O2- distabilkan oleh kation-

kation tetangganya.


Graik 6.4. Hubungan Antara Nomor Atom dan Ainitas Elektron.

6. Keelektronegatifan

Elektronegativitas unsur adalah kecenderunagn suatu unsur untuk menarik elektron dari atom lain untuk digunakan secara bersama. Besaran ini pada umumnya untuk atom-atom yang berjari-jari kecil, dan mempunyai harga elektronegativiats lebih besar bila dibandingkan dengan atom-atom yang berjari-jari lebih besar. Harga elektronegativitas suatu unsur setara dengan harga potensial ionisasi unsur tersebut, artinya semakin besar harga potensial ionisasinya, semakin besar pula keelektronegatifan unsur tersebut.

Tarikan atom netral dalam molekul stabil terhadap elektron, merupakan sifat yang oleh Pauling disebut keelektronegatifan. Pengertian kualitatif mengenai keelektronegatifan yang umumnya dipelajari pertama kali dikemukakan oleh Pauling dan keelektronegatifan dideinisikan sebagai daya atom dalam molekul untuk menarik elektron.

Ditemukan berbagai cara yang telah diusulkan untuk menghitung keelektronegatifan, diantaranya adalah yang diusulkan oleh Mulliken, yang berdasarkan teori yang

166 Kimia Dasar

menunjukkan bahwa kecenderungan atom dalam suatu molekul untuk bersaing dengan atom lain yang mengikatnya untuk menarik elektron sekutu harus sebanding dengan (I + A)/2, yaitu rata-rata potensial ionisasi dan ainitas elektron.

Menurut Allred dan Rochow mengemukakan cara empirik untuk mneghitung keelektronegatifan, dan menganggap elektron dalam ikatan ditarik oleh salah satu dari kedua inti menurut hukum Coulomb:

Gaya = 2

2*

r

eZ

Di mana Z* adalah muatan inti efektif yang dirasakan oleh elektron, dan r jarak rata-rata elektron dari inti.

Keelektronegativanadalah salah satu parameter atom paling fundamental yang mengungkapkan secara numerik kecenderungan atom untuk menarik elektron dalam molekul. Kelektronegativan sangat bermanfaat untuk menjelaskan perbedaan dalam ikatan, struktur dan reaksi dari sudut pandang sifat atom. Berbagai cara telah diajukan untuk menjelaskan dasar teori kekuatan tarikan elektron, dan berbagai studi masih aktif dilakukan untuk mencari nilai numerik dari ke-elektronegativan. Skala Pauling, dikenalkan pertama sekali tahun 1932, masih merupakan skala yang paling sering digunakan, dan nilai-nilai yang didapatkan dengan cara lain dijustiikasi bila nilainya dekat dengan skala Pauling. L. Pauling mendeinisikan ke-elektrogenativan sebagai besaran kuantitatif karakter ionik ikatan. Awalnya persamaan berikut diusulkan untuk mendeinisikan karakter ionik ikatan antara A dan B.

. = D(AB)-½(D(AA)+D(BB))

D adalah energi ikatan kovalen. Namun, kemudian diamati, ∆ tidak selalu positif, dan Pauling memodiikasi deinisinya dengan:

∆= D (AB) ( ) ( ) )( BBDXAAD


dan mendeinisikan karakter ionik ikatan A-B. Lebih lanjut, ke-elektronegativan χ dideinisikan dengan cara agar perbedaan keelektronegativan atom A dan B sebanding dengan akar kuadrat karakter ion. Koeisien 0.208 ditentukan agar kelektronegativan H 2.1 bila energi ikatan dinyatakan dalam satuan kkal/mol.

BA XX − = 0,208 ∆Keelektronegativan Pauling meningkat dengan kenaikan

bilangan oksidasi atom, nilai-nilai ini berhubungan dengan bilangan oksidasi tertinggi masing-masing unsur.A. L. Allred dan E. G. Rochow mendeinisikan keelektronegativan sebagai medan listrik dipermukaan atom Zeff /r2, dan menambahkan konstanta untuk membuat keelektronegativan X AR sedekat mungkin dengan nilai Pauling dengan menggunakan r adalah jari-jari ikatan kovalen atom.

X AR = 0,74 + 0,36 2r

Z eff

Nampak hasilnya adalah unsur-unsur dengan jari-jari kovalen yang kecil dan muatan inti efektif yang besar memiliki ke-elektronegativan yang besar.

R. Mulliken mendeinisikan ke-elektronegativan MXsebagai rata-rata energi ionisasi I dan ainitas elektron A sebagai berikut:

MX = ( )A+12

1

Unsur-unsur yang sukar diionisasi dan mudah menarik elektron memiliki nilai ke-elektronegativan yang besar. Walaupun ke-elektronegativan dideinisikan dengan keadaan valensi dalam molekul dan memiliki dimensi energi, hasil yang diperoleh dianggap bilangan tak berdimensi, walaupun deinisi Mulliken jelas sebab berhubungan langsung dengan orbital atom, biasanya nilai ke-elektronegativan Pauling atau Allred-Rochow yang digunakan, karena nilai-nilai ini tidak terlalu banyak berbeda, ke-elektronegativan Pauling biasanya cukup

168 Kimia Dasar

bila dipilih salah satu. Nilai ke-elektronegativan berubah tidak hanya dengan perubahan deinisi, tetapi juga sangat dipengaruhi oleh keadaan ikatan atom, dan nilai-nilai itu harus digunakan dengan hati-hati. Keelektronegativantom-atom penyusun adalah besaran yang sangat penting untuk menjelaskan ikatan, struktur dan reaksi senyawa, oleh karena itu, kimiawan selalu berusaha untuk memperluas dasar parameter ini.

7. PotensialIonisasi

Potensial ionisasi suatu unsur dideinisikan sebagai tenaga yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron di kulit terluar dari atom netral atau ion. Bila dari atom netral dinamakan potensial ionisasi pertama, sedang untuk melepaskan elektron berikutnya disebut potensial ionisasi tingkat kedua. Potensial ionisasi suatu unsur ditentukan oleh dua faktor yaitu muatan inti dan jari-jari atom. Makin besar muatan inti maka makin besar pula gaya elektrostatik muatan inti terhadap elektron sehingga makin tinggi pula potensial ionisasinya. Untuk unsur dalam satu periode dari kiri ke kanan muatan intinya akin besar dan jari-jari atomnya makin kecil, sehingga potensial ionisasinya dari kiri ke kanan semakin besar. Untuk unsur dalam satu golongan dari atas ke bawah muatan intinya makin besar dan jari-jarinya juga semakin besar, ternyata pengaruh jari-jari atom makin besar diabandingkan muatan inti sehingga potensial ionisasinya dari atas ke bawah makin rendah..

Istilah potensial ionisasi yang paling dikenal adalah potensial ionisasi pertama yang dideinisikan sebagai kerja yang diperlukan untuk mengambil elektron yang terikat paling lemah dari suatu atom normal dan meghasilkan atom yang bermuatan positif. Jumlah energi yang diperlukan untuk melakukan kerja ini dapat dinilai baik dalam kilo kalori ataupun dalam elektronvolt.

Potensial ionisasi pertama diukur untuk elektron atau elektron-elektron paling luar, sedangkan tiap baris dalam atom


berkala terdiri atas unsur-unsur yang sesuai dengan urutan pengisian kulit paling luarnya dengan elektron. Kenaikan muatan inti dan pengurangan jari-jari, bekerja untuk mengikat tiap elektron tambahan lebih kuat kepada inti. Faktor yang mempengaruhi besarnya potensial ionisasi adalah; besarnya muatan inti, jari-jari atom, efek pemerisaian kulit elektron, dan bentuk elips lintasan elektron.

Menurut hukum Coulomb, gaya yang bekerja antara dua muatan listrik berbanding langsung dengan hasil kali besar muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya, tetapi dalam atom berbagai pengaruh mengganggu, menghalangi penggunaan yang tidak lebih dari hanya pendekatan kepada penggunaan hukum Coulomb. Pada kenyataannya hukum tersebut berfungsi sebagai alat ramalan kasar mengenai pengaruh kedua faktor yang pertama.

Keberkalaan potensial ionisasi, dihasilkan oleh kenaikan tiba-tiba jarak rata-rata antara inti sehubungan dengan dimulainya kulit baru. Pada saat yang sama, terdapat penurunan sehubungan dengan muatan inti efektif yang disebabkan oleh pemerisaian elektron-elektron dalam kulit dalam. Apabila elektron berada di sekitar inti atom, maka dapt dianggap bahwa kulit dalam bertindak sebagai perisai yang berperan dalam menurunkan gaya tarikan muatan positif inti untuk elektron-elektron yang berada di luar kulit tersebut sehingga setiap kulit dalam yang berada diantara inti dan kulit paling luar, menghasilkan efek perisai yang melemahkan gaya yang menahan elektron luar kepada atom.

E. KERAGAMAN SIFAT-SIFAT KIMIA DALAMUNSUR-UNSURGOLONGANUTAMAEnergi ionisasi dan ainitas elektron membantu kimiawan

untuk memahami jenis-jenis reaksi yang dialami unsur-unsur dan sifat senyawa unsur-unsur tersebut. Dengan konsep ini kita dapat meninjau perilaku kimia unsur-unsur secara sistematis,

170 Kimia Dasar

dengan memusatkan perhatian khusus pada hubungan antara sifat-sifat kimia dan konigurasi elektron.

1. KecenderunganUmumdalamSifat-SifatKimia

Unsur-unsur dalam golongan yang sama mempunyai kemiripan dalam sifat kimia karena memiliki konigurasi elektron terluar yang mirip, akan tetapi harus diterapkan secara hati-hati. Kimiawan sudah lama mengetahui bahwa anggota pertama dari setiap golongan (unsur-unsur periode kedua dari litium sampai lourin) berbeda dari anggota lainnya dalam golongan yang sama. Misalnya, litium walaupun memperlihatkan banyak sifat-sifat khas logam alkali, merupakan satu-satunya logam dari golongan 1A yang tidak membentuk lebih dari satu senyawa dengan oksigen. Umumnya alasan perbedaan tersebut adalah ukuran kecil yang tidak biasa untuk anggota pertama setiap golongan dibandingkan dengan anggota lain dalam golongan yang sama.

Kecenderungan lain dalam perilaku kimia unsur-unsur golongan utama adalah hubungan diagonal. Hubungan diagonal merujuk pada kemiripan yang ada antara pasangan unsur dalam golongan dan periode yang berbeda pada tabel periodik. Secara khusus, tiga anggota pertama periode kedua (Li, Be dan B) memperlihatkan banyak kemiripan dengan unsur-unsur yang terletak secara diagonal di bawahnya dalam tabel periodik. Adapun sifat-sifat kimia hidrogen dan unsur-unsur golongan utama adalah:

a. Hidrogen (1s1)Unsur hidrogen tidak dapat menempati tempat yang

sepenuhnya sesuai dengan sifat-sifatnya dalam tabel periodik. Pada umumnya ditempatkan pada golongan 1A dalam tabel periodik (tidak boleh berpikiran bahwa hidrogen termasuk golongan itu). Hidrogen memiliki 1 elektron valensi s dan membentuk ion unipositif (H + ) yang terhidrasi dalam larutan,


dan dapat membentuk ion hidrida (H − ) dalam senyawa ion seperti NaH, CaH

2, sebagai ion hidrida, hidrogen menyerupai

halogen yang seluruhnya membentuk ion uninegatif (F − dll). Ion hidrida bereaksi dengan air menghasilkan gas hidrogen dan hidroksida logam yang bersesuaian:

2 NaH(s) + 2 H2O ( )l

à

2 NaOH (aq) + 2 H2 (g)

CaH2 (s) + 2 H

2 O ( )l

à

Ca(OH)2(s) + 2 H2 (g)

Senyawa hidrogen yang paling penting adalah air, yang terbentuk ketika hidrogen terbakar di udara:

2 H2 (g) + O2 (g) à

2 H2 O ( )l

b. Unsur-Unsur Golongan I A (ns1, n≥ 2)Unsur-unsur golongan 1A dikenal dengan logam alkali

yang memiliki energi ionisasi rendah dan karena itu memiliki kecenderungan yang besar untuk melepaskan satu elektron valensinya. Sebagian besar senyawa berupa ion unipositif (logam-logam sangat reaktif ) sehingga tidak pernah ditemukan dalam keadaan bebas di alam. Logam-logam yang bersesuain tersebut bereaksi dengan air menghasilakn gas hidrogen dan hidroksida logam:

2 M (s) + 2 H2 O ( )l à 2 MOH (aq) + H2 (g)

Di mana, M adalah logam alkali. Ketika dibiarkan di udara, unsur-unsur tersebut secara bertahap kehilangan kilapnya karena bergabung dengan gas oksigen membentuk oksida. Litium membentuk litium oksida (mengandung ion O −2 ):

4 Li (s) + O2 (g) à

2 Li2O (s)

Logam alkali lainnya membentuk peroksida (mengandung ion O

−22 ) selain oksida:

2 Na (s) + O2 (g) à

Na 2 O 2 (s)

Kalium, rubidium, dan sesium juga membentuk superoksida (mengandung ion O −2

2 ):

172 Kimia Dasar

K (s) + O2 (g) à

KO 2 (s)

Alasan bahwa perbedaan jenis oksida terbentuk ketika logam alkali bereaksi dengan oksigen haruslah berkaitan dengan kestabilan oksida tersebut dalam keadaan padat, karena semua oksida ini adalah senyawa ionik, kestabilannya bergantung pada pada seberapa kuat kation dan anion saling tarikk menarik satu sama lain. Litium cenderung untuk membentuk litium oksida yang demikian karena senyawa ini lebih stabil dibandingkan litium peroksida.

Gambar.6.6 Contoh Logam Golongan II A

c. Unsur-Unsur Golongan 2A (ns2, n≥ 2)Unsur-unsur golongan 2A ini biasanya disebut dengan

logam alkali tanah dan bersifat kurang reaktif daripada golongan logam alkali. Baik energi ionisasi pertama maupun kedua turun dari berilium ke barium dan memiliki kecenderungan untuk membentuk M2+ (M melambangkan atom logam alkali), karena itu karakter logamnya meningkat dari atas ke bawah dalam golongan itu. Sebagian besar senyawa berilium (BeH

2

dan berilium halida, seperti BeCl2) dan beberapa senyawa


magnesium (MgH2) yang terdapat di alam berupa molekul dan

bukan ion. Kereaktifan logam alkali tanah dengan air cukup beragam. Berilium cukup reaktif untuk bereaksi dengan air dingin:

Ba (s) + 2 H2O ( )l à Ba(OH)

2 ( )aq

+ H2 (g)

Kereaktifan logam alkali tanah terhadap oksigen juga meningkat dari Be ke Ba. Berilium dan Magnesium membentuk oksida (BeO dan MgO) hanya pada suhu tinggi, sedangkan CaO, SrO dan BaO terbentuk pada suhu kamar.

Magnesuim bereaksi dengan asam membentuk gas oksigen:

Mg (s) + 2 H +(aq) à

Mg2+

(aq) + H2 (g)

Kalsium, stronsium dan barium juga bereaksi dengan asam menghasilkan gas hidrogen.

Sifat-sifat kimia kalsium dan stronsium memberi satu contoh menarik tentang kemiripan golongan dalam tabel periodik stronsium-90, suatu isotop radioaktif, adalah produk utama dari ledakan bom atom. Jika suatu bom atom diledakkan di atmosfer, stronsium-90 yang terbentuk akan tercampur dengan tanah dan air dan amsuk ke dalam tubuh kita lewat rantai makanan yang relatif pendek, karena kalsium dan stronsium secara kimia serupa, ion Sr2+ dapat menggantikan ion Ca2+ dalam tubuh kita (dalam tulang). Pemaparan tubuh kita secara terus menerus terhadap radiasi energi-tinggi yang dipancarkan oleh isotop stronsium-90 dapat menyebabkan anemia, leukimia dan beberapa penyakit kronis lainnya.

d. Unsur-Unsur golongan 3A (ns2np1, n≥ 2)Anggota pertama golongan 3A, boron adalah bersifat

metaloid; sisanya adalah logam. Boron tidak membentuk senyawa ionik biner dan tidak reaktif terhadap gas oksigen dan air. Aluminium akan berekasi dengan oksigen bila dibiarkan di udara:

174 Kimia Dasar

4 Al (s) + 3 O2 ( )l à 2Al

2O3 (s)

Aluminium yang memliki lapisan pelindung berupa aluminium oksida kurang reaktif dibandingkan dengan aluminium yang hanya membentuk ion tripositif. Unsur ini bereaksi dengan klorida sebagai berikut:

2 Al (s) + 6 H + à 2 Al3+(aq) + 3 H2 (g)

Unsur-unsur logam golongan 3A yang lain membentuk ion unipositif maupun tripositif. Semakin ke bawah ditemukan bahwa ion unipositif menjadi lebih stabil daripada ion tripositif.

Unsur-unsur logam dalam golongan 3A juga membentuk banyak senyawa molekul. Misalnya, aluminium bereaksi dengan hidrogen membentuk AlH

3, yang sifat-sifatnya menyrrupai

BeH2 (contoh hubungan diagonal). Jadi, dari kiri ke kanan

alam tabel periodik terlihat adanya pergeseran bertahap dari karakter logam ke non logam dalam unsur-unsur golongan utama.

e. Unsur-Unsur Golongan 4A (ns2np2, n≥ 2)Anggota pertama golongan 4A adalah karbon (non

logam), silikon dan germanium adalah metaloid. Unsur-unsur logam golongan ini, timah dan timbal, tidak bereaksi dengan air tetapi bereaksi dengan asam (asam klorida) membebaskan gas hidrogen:

Sn (s) + 2 H +(aq) à Sn2+

(aq) + H2 (g)

Pb (s) + 2 H +(aq) à Pb2+

(aq) + H2 (g)

Unsur-unsur golongan 4A membentuk senyawa dengan tingkat oksidasi +2 dan +4. Untuk karbon dan silikon, tingkat oksidasi +4 adalah yang lebih stabil. Misalnya CO

2 lebih stabil

daripada CO dan SiO2 merupakan senyawa stabil, tetapi, dari

atas ke bawah dalam golongan itu, kecenderungan stabilnya adalah terbalik. Dalam senyawa timah tingkat oksidasi +4


hanya sedikit lebih stabil dari tingkat oksidasi +2. Dalam senyawa timbal tingkat oksidasi +2 lebih stabil. Konigurasi elektron terluar timbal adalah 6s26p6, dan timbal cenderung kehilangan hanya elektron 6p (untuk membentuk Pb2+) daripada kehilangan elektron 6p dan 6s-nya (untuk membentuk Pb4+), seperti pada senyawa PbO dan PbO

2.

f. Unsur-Unsur Golongan 5A (ns2np3, n≥ 2)Dalam golongan 5A, nitrogen dan fosfor adalah nonlogam,

arsenik dan antimon adalah metaloid dan bismut adalah logam52. Unsur nitrogen adalah gas diatomik (N

2). Unsur

ini membentuk sejumlah oksida (NO, N2O, NO

2, N

2O

4, dan

N2O5). Senyawa N

2O5 berwujud padat dan yang lain berwujud

gas. Nitrogen memiliki kecenderungan untuk menerima 3 elektron untuk membentuk ion nitrida N3- (sehingga mencapai koniguarsi elektron 1s22s22p6 yang isoelektron dengan neon). Sebagian besar nitrida logam (Li

3N dan Mg 3 N

2) merupakan

senyawa ionik. Fosfor terdapat sebagai molekul P4. Fosfor

membentuk dua oksida padat dengan rumus P4O

6 dan P

4O

10.

Asam okso yang penting adalah HNO3 dan H

3PO

4, terbentuk

ketika oksida berikut bereaksi dengan air:

N2O5 (s) + 2 H

2 O ( )l à 2 HNO3 (aq)

P4O10(s) + 2 H

2 O ( )l à H

3PO4 (aq)

g. Unsur-Unsur golongan 6A (ns2np4, n≥ 2)Tiga anggota pertama golongan 6A (oksigen, belerang dan

selenium) adalah non logam dan dua anggota yang terakhir (telurium dan polonium) adalah metaloid. Oksigen adalahgas diatomik; unsur belerang dan selenium memiliki rumus molekul S 8 dan Se 8 , polonium adalah unsur radioaktif yang sulit dikaji dalam laboratorium). Oksigen memiliki kecenderungan untuk menerima 2 elektron untuk membentuk ion oksida (O2-) dalam

52Achamad, H. dan Tupamahu, M.S, Struktur Atom, Struktur Molekul, dan Sistem Periodik, (Bandung :PT. Citra Aditya Bakti, 2001).

176 Kimia Dasar

banyak senyawa ionik. Konigurasi elektron O2- adalah 1s22s22p6 yang isoelektron dengan Ne. Belerang, selenium dan telurium juga membentuk anion dinegatif: S2-, Se2-, Te2-. Unsur-unsur dalam senyawa ini (khususnya oksigen) membentuk sejumlah besar senyawa molekul dengan non logam. Senyawa belerang yang penting adalah SO

2, SO

3 dan H

2S. Asam sulfat terbentuk

ketika belerang trioksida dilarutkan dalam air:

SO3 (g) + H2 O ( )l à H

2SO4 (aq)

h. Unsur-Unsur Golongan 7A (ns2np5, n≥ 2)Semua halogen (unsur golongan 7A) adalah non logam

dengan rumus umum X2, di mana X melambangkan unusr

halogen. Karena kereaktifannya yang sangat besar, halogen tidak pernah ditemukan dalam bentuk unsur bebasnya di alam. Anggota terakhir golongan 7A adalah astatin, suatu unsur radioaktif. Flourin sangat reaktif sehingga unsur ini dapat bereaksi dengan air dan menghasilkan gas oksigen:

2 F2 (g) + H2 O ( )l à 4 HF (aq) + O2 (g)

Halogen memiliki energi ionisasi yang tinggi dan memiliki ainitas elektron yang bernilai positif besar sehingga unsur ini akan mudah membentuk anion dengan jenis X − (F − , Cl − , Br− dan I − ) disebut halida. Ion-ion ini isoelektron dengan gas mulia, misalnya F − isoelektron dengan Ne, Cl − dengan Ar dan seterusnya. Kebanyakan halida logam alkali dan alkali tanah adalah senyawa ionik. Halogen juga membentuk senyawa molekul di antara sesama halogen (ICl dan BrF

3) dan dengan

unsur-unsur non logam dalam golongan yang lain (NF3, PCl5,

dan SF6). Halogen bereaksi dengan hidrogen membentuk

hidrogen halida:

H2 (g) + X2 (g) à 2 HX (g)

Ketika reaksi ini melibatkan lourin, terjadi ledakan, tetapi reaksinya menjadi kurang dahsyat jika kita menggantinya dengan klorin dan iodin. Hidrogen halida larut dalam air


membentuk asam klorida. Dalam deret ini HF adalah asam lemah tetapi asam lainnya (HCl, HBr dan HI) adalah asam kuat.

i. Unsur-Unsur Golongan 8 A (ns2np6, n≥ 2) Semua gas mulia terdapat sebagai spesi monoatomik.

Konigurasi elektron gas mulia menunjukkan bahwa subkulit terluar atom-atomnya ns dan npsudah terisi penuh, yang menandakan kestabilan yang besar53. (Konfigurasi elektron Helium adalah 1s2). Energi ionisasi Golongan 8A merupakan yang tertinggi di antara semua unsur, dan gas ini tidakmemiliki kecenderungan untuk menerima elektron tambahan. Selama bertahun-tahun unsur-unsur ini disebut gas inert, dan memang demikian sampai tahun 1963 tidak ada yang dapat membuat senyawa yang mengandung salah satu unsur-unsur ini. Tetapi suatu percobaan yang dilakukan oleh kimiawan Inggris Neil Bartlett menggoncangkan pandangan kimiawan yang telah lama berlaku tentang unsur ini. Pada saat mencampurkan xenon dengan platina heksaluorida, suatu zat pengoksidasi yang kuat, terjadi reaksi berikut:

Xe(g) + PtF6 (g) àXePtF6(s)

Sejak itulah, sejumlah senyawa xenon (XeF4, XeO

3, XeO

4,

XeOF4) dan sedikit senyawa kripton (KrF

2), telah dapat

dibuat. Waluupun ada ketertarikan yang besar dalam kimia terhadap gas mulia, tetapi senyawa unsur ini tidak memiliki penerapan komersial, dan tidak terlibat dalam proses biologis di alam. Pada tahun 2000kimiawan membuat suatu senyawa yang mengandung argon (HArF), yang stabil hanya pada suhu yang sangat rendah. Tidak ada senyawa helium atau neon yang dikenal.

53Saito, Taro. Kimia Anorganik (Diterjemahkan oleh Ismunandar). (Reproduced by permission of Iwanami Shoten, Publishers, Tokyo,1996).

178 Kimia Dasar

2. Sifat-sifatOksidadalamSatuPeriode

Salah satu cara untuk membandingkan sifat-sifat unsur-unsur golongan utama dalam satu periode adalah dengan mengkaji sifat-sifat dari sederetan senyawa yang serupa. Oksigen bergabung dengan hampir semua unsur, dan membandingkan sifat-sifat oksida unsur-unsur periode ketiga untuk melihat bagaimana logam berbeda dari metaloid dan nonlogam54.

Pada pembahasan sebelumnya bahwa oksigen memiliki kecenderungan untuk membentuk ion oksida. Kecenderungan ini amat didorong dalam reaksi dengan logam yang memiliki energi ionisasi yang rendah, yaitu logam golongan IA, 2A, dan aluminium. Jadi Na 2 O, MgO, dan Al

2O

3, adalah senyawa-senyawa ionik, seperti

yang terlihat dari titik leleh dan titik didihnya yang tinggi. Senyawa-senvawa ini memiliki struktur tiga dimensi yang luas di mana setiap kation dikelilingi oleh sejumlah tertentu anion, dan sebaliknya, karena energi ionisasi unsur-unsur meningkat dari kiri ke kanan, maka sifat molekul dari oksida-oksida yang terbentuk akan bertambah juga. Silikon adalah metaloid, oksidanya (SiO,) juga memiliki jaringan tiga dimensi yang sangat besar, walaupun dengan tidak adanya ion-ion. Oksida fosfor, belerang, dan klor adalah senyawa molekul yang terdiri atas saluran-saluran kecil yang terpisah.

Tarik-menarik yang lemah antara molekul-molekul ini menghasilkan titik leleh dan titik didih yang relatif rendah. Kebanyakan oksida dapat digolongkan sebagai asam atau basa, bergantung pada apakah oksida ini menghasilkan asam atau basa ketika dilarutkan dalam air atau bereaksi sebagai asam atau basa dalam proses tertentu. Beberapa oksida bersifat oksida amfoteryang berarti bahwa oksida-oksida tersebut

54Baum, S. J., and Scaife, C. W. J., 1980, Chemistry, A Life Science Approach Second Edition, New York, Macmillan Publishing


bersifat asam maupun basa. Dua oksida pertama pada periode ketiga. Na 2 O dan MgO, adalah oksida basa. Misalnya, Na 2 O bereaksi dengan air membentuk natrium hidroksida (yang bersifat basa):

Na 2 O(s) + H2O(l)à2NaOH (aq)

Magnesium oksida agak sulit larut; oksida ini tidak bereaksi dengan air dalam tingkat yang teramati, tetapi, oksida tersebut bereaksi dengan asam dengan cara yang menyerupai reaksi asam-basa:

MgO(s) + 2HCI(aq) à MgCl2

(aq ) + H 2O (l)

Perhatikan hahwa produk reaksinya berupa garam (MgCl2)

dan air, produk yang biasa dihasilkan pada reaksi penetralan asam-basa.

Aluminium oksida bahkan lebih sulit larut dibandingkan magnesium oksida; oksida ini juga tidak bereaksi dengan air, tetapi zat ini menunjukkan sifat-sifat basa ketika bereaksi dengan asam:

Al 2 O3 (s)+ 6HC1(aq)à 2AlCl3(aq) + 3H 2 O

Zat ini juga menunjukkan sifat-sifat asam ketika bereaksi dengan basa:

Al 2 O3 (s) + 2NaOH(aq) + 3H 2 O (l) à2NaAl(OH)

4 (aq)

JadiAl 2 O3, digolongkan sebagai oksida amfoter karena

memiliki sifat-sifat asam basa. Oksida amfoter yanglain adalah ZnO, BeO, dan Bi 2 O

3

Silikon dioksida tidak larut dalam air dan tidak bereaksi dengan air. Tetapi, oksida ini memiliki sifat-sifat asam karena bereaksi dengan basa yang sangat pekat:

SiO2 (s) + 2NaOH(aq)àNa 2 SiO

3 (aq) + H 2 O(l)

180 Kimia Dasar

karena alasan inilah, basa pekat seperti NaOH sebaiknya tidak ditempatkan dalam peralatan gelas pyrek yang terbuat dari SiO

2.

Oksida periode ketiga yang tersisa bersifat asam, seperti ditandai dengan reaksinva denganair membentuk asam fosfat (H

3PO

4), asam sulfat (H 2 SO

4), dan asam perklorat:

SO3 (g)+ H 2 O (l)àH 2 SO4 (aq)

Cl 2 O7

(s) + H 2 O (l)à HCl04 (aq)

Kajian ini singkat mengenai oksida unsur-unsur periode ketiga ini menunjukkan bahwa menurunnya karakter logam unsur-unsur dari kiri ke kanan dalam satu periode. Oksidanya berubah dari bersifat basa menjadi amfoter kemudian menjadi bersifat asam.

Oksida logamnormal biasanya bersifat basa, dan kebanyakan oksida nonlogam bersifatasam. Sifat-sifat antara dari oksida-oksida (seperti ditunjukkan oleh oksida amfoter) di pertengahan dalam satu periode. Karakter logam unsur-unsur golongan utama meningkat dari atas ke bawah, di mana, oksida unsur-unsur dengan nomer atom yanglebih tinggi akan bersifat lebih basa dibandingkan dengan unsur-unsur yang lebih ringan.

f. RanGkuman

Menurut jenis sub kulit yang terisi, unsur-unsur dapat dibagi menjadi beberapa golongan; unsur utama, gas mulia, unsur transisi (logam transisi), lantanida dan aktinida. Unsur-unsur utama (representative elements) adalah unsur-unsur dalam golongan 1A-7A, yang semuanya memiliki sub kulit s atau p dengan bilangan kuantum utama tertinggi yang belum penuh. Dengan pengecualian pada helium, seluruh gas mulia (noble gas) yaitu unsur-unsur golongan 8A yang mempunyai sub kulit p yang terisi penuh. (Konigurasi elektronnya adalah


1s2 untuk helium dan ns2 np6 untuk gas mulia yang lain, di mana n adalah bilangan kuantum utama untuk kulit terluar). Logam transisi adalah unsur-unsur dalam golongan 1B dan 3B-8B, yang mempunyai subkulit d yang tidak terisi penuh atau mudah menghasilkan kation dengan subkulit d yang tak terisi penuh. Unsur-unsur ini sering juga disebut dengan unsur-unsur transisi blok d. Lantanida dan aktinida sering disebut juga dengan unsur transisi blok –f karena kedua golongan ini memiliki subkulit f yang tidak terisi penuh.

Pola yang jelas akan muncul ketika kita mengkaji konigurasi elektron unsur-unsur dalam golongan tertentu. Pada Golongan 1A (logam alkali) memiliki konigurasi elektron terluar yang mirip; masing-masing memiliki inti gas mulia dan konigurasi ns1 untuk elektron terluarnya. Demikian pula dengan golongan 2A (alkali tanah) juga memiliki inti gas mulia dengan konigurasi elektron terluarnya ns2. Elektron terluar suatu atom yang terlibat dalam ikatan kimia, sering disebut dengan elektron valensi (valence electron). Jumlah elektron valensi yang sama menentukan kemiripan perilaku kimia diantara unsur-unsur dalam setiap golongan. Pengamatan ini juga berlaku untuk unsur halogen (golongan 7A), yang memiliki konigurasi elektron terluar ns2np5 dan menunjukkan sifat-sifat yang sangat mirip, akan tetapi harus berhati-hati dalam meramalkan golongan 3A-6A. Sebagai contoh, unsur-unsur dalam golongan 4A memiliki konigurasi elektron yang sama, ns2np4, tetapi memiliki lebih banyak keragaman dalam sifat-sifat kimia di antara unsur-unsur ini; karbon adalah nonlogam, silikon dan germanium adalah metaloid, timah dan timbal adalah logam.

Dalam satu golongan, gas mulia berperilaku sangat mirip, dengan pengecualian kripton dan xenon, unsur-unsur ini secara kimia bersifat inert. Alasannya adalah seluruh unsur ini memiliki subkulit terluar ns2np6, terisi penuh yaitu suatu keadaan yang menggambarkan kestabilan yang tinggi.

182 Kimia Dasar

Walaupun konigurasi elektron terluar logam transisi tidak selalu sama dalam satu golongan dan tidak ada pola yang teratur dalam perubahan konigurasi elektron dari satu logam ke logam lain dalam periode yang sama. Akan tetapi seluruh logam transisi memiliki ciri-ciri tertentu yang membedakannya dari unsur-unsur lainnya. Hal tersebut disebabkan karena seluruh logam-logam ini memiliki subkulit d yang tidak terisi penuh. Demikian pula unsur-unsur lantanida dan aktinida menyerupai satu sama lain dalam deretnya karena mempunyai subkulit f yang tidak terisi penuh.

G. LATIHAN(Soal-Soal)

1. Mengapa ada upaya mengelompokkan unsur dengan cara tertentu?

2. Apa dasar pengelompokan Dobereiner dan Newland?

3. Terangkan perbedaan penggolongan unsur menurut cara Mendeleyev dan Lothar Meyer!

4. Apakah unsur dibawah ini mempunyai sifat yang mirip menurut teori triad?

5. Terngkan hukum periodik versi modernn!

6. Apakah dasar sistem periodik modern?

7. Apakah yang dimaksud:

a. Blok s dan d

b. Unsur logam dan non logam

c. Golongan utama dan transisi

d. Perioda pendek dan perioda panjang.

8. Tentukan golongan dan periode dari unsur-unsur yang mempunyai konigurasi elektron:

a. 1s2 2s1


b. 1s2 2s2 2p4

c. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3

9. Tentukan nomot atom unsur yang terletak pada:

a. Golongan IIIA, periode 3

b. Golongan VA, periode 4

c. Golongan IIB, periode 4

d. Golongan VIB, periode 4

e. Golongan VIA, periode 5

10. Bagaimana keperiodikan jari-jari otom dalam sistem periodik?

11. Apakah yang dimaksud ainitas elektron dan bagaimana keperiodikannya?

12. Apakah yang dimaksud dengan keelektronegatifan dan bagaimana keperiodikannya?

13. Apakah yang dimaksud dengan ainitas elektron dan bagaimana keperiodikannya?

14. Manakah atom yang paling besar jari-jarinya dari atom berikut:

Ge, Sb, Sn, dan As

15. Manakah yang lebih besar energi ionisasinya?

a. Li atau Be

b. Be atau B

c. C atau N

d. N atau O

e. Ne atau Na


bab VII

Ikatan kImIa

a. konfIGuRaSI eLektRon YanG StabIL

Atom-atom pada umumnya tidak ditemukan dalam keadaan bebas (kecuali pada temperatur tinggi), melainkan sebagai suatu kelompok atom-atom atau sebagai molekul. Hampir semua atom membentuk ikatan dengan atom-atom lain. Tetapi ada enam unsur lain yang tidak bersifat demikian, yaitu unsur-unsur gas mulia yang terdiri dari : helium (

2He),

neon (10

Ne), argon (18

Ar), krypton (36

Kr), xenon (54Xe), dan radon (

86Rn). Unsur-unsur gas mulia hampir tidak membentuk

ikatan dengan atom lain dan karena ketidakreaktifannya maka sering disebut gas inert55. Gas mulia yang paling dikenal adalah helium, neon, dan argon.

Kestabilan atom gas mulia karena atom ini memiliki elektron oktet di kulit terluar. Kecuali helium yang memiliki 2 elektron (duplet), semua gas mulia memiliki 8 elektron (oktet) pada kulit terluarnya. Susunan yang demikian menurut Kossel dan Lewissangat stabil, sehingga atom-atom gas mulia tidak menerima elektron ataupun melepaskan elektron terluarnya56. Hal inilah yang menyebabkan mengapa gas mulia sangat stabil.

55Sukardjo, Ikatan Kimia, (Yogyakarta:Rineka Cipta,1990).56ibid, Ikatan Kimia, (Yogyakarta:Rineka Cipta,1990).

186 Kimia Dasar

Tabel 7.1. Konigurasi elektron gas mulia

Lambang Unsur Jumlah Elektron Pada KulitK L M N O

ElektronValensi

2 He 2 2

10 Ne 2 8 8

18 Ar 2 8 8 8

36 Kr 2 8 18 8 8

54 Xe 2 8 18 18 8 8

Atom-atom lain agar stabil berusaha memiliki konigurasi elektron seperti gas mulia. Kecenderungan ini bisa terjadi dengan membentuk ikatan kimia antar atom yang satu dengan atom lainnya. Atom yang mendekati konigurasi gas mulia akan berusaha untuk mencapai konigurasi gas mulia baik dengan cara menerima maupun memberikan elektron kulit terluarnya. Atom-atom dapat saling terikat dengan beberpa cara yaitu:

1. Perpindahan elektron dari satu atom ke atom yanglain.

Misalnya:

a. atom Natrium yang tidak stabil melepaskan satu elektron valensinya menjadi ion (Na+) dengan konigurasi elektron seperti neon.

Atom 11

Na (2. 8. 1) à Ion 11

Na+ (2. 8)

Gambar7.1. Perubahan Struktur Elektron Atom Na menjadi Ion Na+


b. atom Cl yang tidak stabil menerima tambahan satu elektron, sehingga menjadi ion Cl- dengan konigurasi elektron seperti argon. Atom

17Cl (2. 8. 7) à Ion

17Cl-(2. 8.

8)

Gambar 7.2. Perubahan Struktur Elektron Atom Cl menjadi Ion Cl-

Kedua ion ini yang muatannya berlawanan saling tarik menarik secara elektrostatik dalam kisi ion. Serah terima elektron yang terjadi dari penggabungan kedua cara di atas disebut ikatan ion.

2. Pemakaianbersamaelektronolehduaatom.

Atom 17

Cl (2. 8. 7) yang tidak stabil bisa menjadi stabildengan cara menggunakan bersama satu pasang elekltron dengan atom klor yang lain sehingga terbentuk molekul luor, F

2. Dengan demikian masing-masing atom akan memiliki

konigurasi elektron yang stabilseperti gas mulia argon (2. 8. 8). Pembentukan molekul dengan cara ketiga ini disebut ikatan kovalen.

Atom 17

Cl + Atom 17

Cl à Molekul Cl2,

setiap Clkonigurasi elektronnya2. 8. 8

Gambar 7.3. Perubahan Struktur Elektron Atom Cl menjadi Molekul Cl

2

188 Kimia Dasar

Menurut Gilbert Lewis yaitu bahwa atom bergabung untuk mencapai konigurasi elektron yang lebih stabil. Kestabilan maksimum tercapai jika atom telah memiliki konigurasi elektron yang sama (isoelektron) dengan konigurasi elektron gas mulia.

Pada saat atom berinteraksi untuk membentuk ikatan kimia, hanya bagian terluarnya yang bersinggungan dengan atom lain. Oleh Lewis disebut dengan sistem titik yaitu elektron valensi dari atom-atom yang terlibat dalam pembentukan ikatan kimia dan jumlah total elektron yang terlibat tidak mengalami perubahan.

Lambang titik Lewis terdiri dari lambang unsur dan titik-titik yang setiap titiknya menggambarkan setiap elektron valensi dari atom-atom unsur. Konsep penulisan struktur Lewis adalah berdasarkan Hukum Oktet: Kulit elektron yang penuh harus mengandung 8 elektron (kecuali kulit pertama yang mempunyai 2 elektron dalam keadaan penuh).

Penulisan struktur Lewis mengikuti tahap-tahap sebagai berikut :

1. Tulis kerangka struktur dari senyawa yang terlibat, yang terdiri dari lambang kimia atom-atom yang terlibat dan menempatkan atom-atom yang berikatan secara berdekatan satu sama lain. Secara umum , atom dengan keelektronegatifan terkecil menempati posisi di tengah / pusat.

2. Hitung jumlah total elektron valensi dari semua atom yang terlibat.

3. Gambar ikatan antara atom pusat dengan semua atom di sekitarnya. Lengkapi oktet dari semua atom pusat.

4. Jika aturan oktet belum tercapai pada atom pusat, gunakan pasangan elektron bebas dari atom-atpm disekitarnya untuk menambah ikatan rangkap dua atau rangkap tiga


di antara atom pusat dan atom disekitarnya sampai aturan terpenuhi.

3. MenggambarStrukturLewis

Titik-titik mewakili elektron valensi ini diisi satu persatu di sekitar atom.

jumlah bilangan titik sama dengan konigurasi elektron unsur tersebut.

Bilangan titik maksimum disekeliling setiap atom/ion adalah 8 (ATURAN OKTET)

Untuk membedakan ion (dalam pembentukan ion) dengan atom (dalam pembentukan ikatan kovalen), ion-ion dalam struktur Lewis dilukis dalam kurung bersegi: “[ ]” & nilai ditulis dibagian kanan atas.

190 Kimia Dasar

b. Pembentukan Ikatan kImIa

Atom-atom sebagai suatu kelompok atom atau sebagai molekul berada dalam keadaan yang lebih stabil dari pada atom dalam keadaan bebas. Mengapa atom-atom dapat berikatan dan bagaimanakah ikatan itu dapat digambarkan dengan struktur atom? Atom-atom dapat berikatan karena atom-atom yang berikatan lebih stabil dari pada atom dalam keadaan sendiri-sendiri (terpisah)57. Bahwa atom-atom yang terikat itu lebih sedikit energinya, yang berarti lebih stabil.

Interaksi antara dua atom atau lebih selalu disertai dengan pengeluaran energi. Gaya yang menahan atom-atom dalam molekul tersebut disebut ikatan kimia.Ikatan kimia adalah gaya atau interaksi yang menyebabkan atom-atom terikat bersama sebagai molekul atau menyebabkan atom-atom, ion-ion, dan molekul-molekul terikat bersama sebagai kumpulan yang lebih kompleks58.

Berdasarkan interaksi yang terjadi pada kelompok atom-atom dan molekul, interaksi yang mengikat atom-atom dalam molekul dibedakan :

1. Interaksiantaratom,yangterdiriatas:

a. Ikatan ion atau ikatan elektrovalen.Ikatan ion terbentuk karena adanya gaya tarik menarik

antara ion yang bermuatan positip dan ion bermuatan negatif yang dihasilkan karena perpindahan (transfer) elektron antara atom-atom yang membentuk ikatan. Gaya tarik menarik yang bekerja pada ikatan ini disebut gaya elektrostatik atau gaya Coulomb. Suatu ikatan ion dihasilkan dari gaya tarik elektrostatik antara ion yang bermuatan positip ( kation ) dan ion yang bermuatan negatip ( anion )

57Siregar, Morgong, Dasar-dasar Kimia Organik,( Jakarta:P2LPTK, 1988).58Baum, S. J., and Scaife, C. W. J.,Chemistry, A Life Science Approach Second

Edition, (New York, Macmillan Publishing, 1980).


Garam dapur yang disebut natrium klorida, NaCl merupakan contoh yang mudah untuk memahami terjadinya ikatan ion. Disini terjadi serah terima elektron, yaitu atom natrium melepaskan sebuah elektron valensinya sehingga terjadi ion natrium, Na+ dan elektron ini diterima oleh atom klor sehingga terjadi ion klorida, Cl-.

Na (2. 8. 1) à Na+ (2. 8) + e

Cl (2. 8. 7) + e à Cl- (2. 8. 8).

Selanjutnya ion klorida dan ion natrium saling tarik menarik dengan gaya elektrostatis sehingga terjadi ikatan ion. Terbentuklah natrium klorida, NaCl.

Gambar 7. 4. Serah Terima Elektron Pada Pembentukan Natrium Klorida, NaCl

Secara sederhana kristal NaCl digambarkan seperti berikut.

Gambar 7.5. Susunan Ion dalam Kristal Natrium Klorida, NaCl

192 Kimia Dasar

Contoh lain adalah Magnesium klorida, MgCl2. Setiap

atom logam magnesium melepaskan dua elektron pada kulit terluarnya membentuk ion Mg2+. Dua elektron ini diserahkan kepada dua atom non-logam klor sehingga terbentuk dua ion klorida, Cl-

Mg (2. 8. 2) à Mg2+ (2. 8) + 2e

[Cl (2. 8. 7) + e à Cl- (2. 8. 8) ] 2x,

Ion-ion magnesium dan klorida melakukan tarik-menarik dengan gaya elektrostatis sehingga terbentuk MgCl

2.

Gambar 7.6. Ikatan Ion yang terbentuk pada Magnesium Klorida, MgCl

2

Senyawa-senyawa seperti NaCl dan MgCl2 yang berupa

padatan terbentuk melalui ikatan ion disebut senyawa ionik. Dalam senyawa ion banyaknya muatan positif dan muatan negatif adalah seimbang.

Ikatan ion terjadi antara atom-atom logam dengan non-logam. Dalam ikatan ion jumlah elektron yang dilepas logam sama dengan jumlah elektron yang diterima oleh non-logam.

b. Ikatan Kovalen


Ikatan kovalen terjadi karena adanya pemakaian bersama elektron dari atom-atom yang membentuk ikatan. Pada umumnya ikatan kovalen terjadi antara atom-atom bukan logam yang mempunyai perbedaan elektronegativitas rendah atau nol. Seperti misalnya : H

2, CH

4, Cl

2, N

2, C

6H

6, HCl dan

sebagainya.

Menurut Baum dan Scaife, ikatan kovalen dibangun dari gaya tarik antara dua atom sebagai hasil dari berbagi antara satu atau lebih elektron pada kulit terluar oleh kedua atom59.

Ikatan kovalen terbagi atas:

1). Ikatan Kovalen Murni

a). Ikatan Kovalen PolarJika dua atom non logam berbeda keelektronegatifannya

berikatan, maka pasangan elektron ikatan akan lebih tertarik ke atom yang lebih elektronegatif. Ikatan kovalen seperti ini, di sebut ikatan kovalen polar dan senyawanya di sebut senyawa polar.

Atom-atom pembentuknya mempunyai gaya tarik yang tidak sama terhadap pasangan elektron persekutuannya. Hal ini terjadi karena beda keelektronegatifan kedua atomnya. Elektron persekutuan akan bergeser ke arah atom yang lebih elektronegatif akibatnya terjadi pemisahan kutub positif dan negatif. Dalam senyawa HCl ini, Cl mempunyai keelektronegatifan yang lebih besar dari H. sehingga pasangan elektron lebih tertarik ke arah Cl, akibatnya H relatif lebih elektropositif sedangkan Cl relatif menjadi elektronegatif.

59ibid.,Chemistry, A Life Science Approach Second Edition, (New York, Macmillan Publishing, 1980).

194 Kimia Dasar

Gambar 7.7. Ikatan kovalen polar pada molekul HCl

Pada umumnya jika ikatan kovalennya polar dan bentuk molekul asimtris, maka senyawanya Polar.

Gambar 7.8. Ikatan Kovalen Polar pada Molekul H2 dan NH

3

b). Ikatan Kovalen Non Polar

Titik muatan negatif elektron persekutuan berhimpit, sehingga pada molekul pembentuknya tidak terjadi momen dipol, dengan perkataan lain bahwa elektron persekutuan mendapat gaya tarik yang sama.

Pada umumnya bila suatu unsur non logam bersenyawa dengan unsur non logam yang lain, masing-masing atom akan menyumbangkan elektron untuk digunakan bersama membentuk ikatan kovalen, pada dasarnya untuk menggambarkan ikatan kovalen polar maupun non polar sama, yaitu dengan menggunakan struktur Lewis atau rumus elektron. Pada umumnya jika suatu senyawa ikatan kovalennya polar, tetapi bentuk molekulnya simetris, maka senyawanya non polar.


Ikatan Kovalen Koordinasi

Ikatan kovalen koordinasi adalah ikatan yang terjadi apabila pasangan elektron yang dipakai bersama berasal dari salah satu atom yang membentuknya. Jadi di sini terdapat satu atom pemberi pasangan elektron bebas (elektron sunyi), sedangkan atom lain sebagai penerimanya.Syarat pembentukannya:Atom yang satu memiliki pasangan elektron bebas dan Atom lainnya memiliki orbital kosong

Pada pembentukan ikatan kovalen yang sederhana, tiap atom mensuplai satu elektron pada ikatan - tetapi hal itu tidak terjadi pada kasus disini. Ikatan koordiansi (biasa juga disebut dengan ikatan kovalen dativ) adalah ikatan kovalen (penggunaan bersama pasangan elektron) yang mana kedua elektron berasal dari satu atom.

Contoh: Reaksi antara amonia dan hidrogen klorida

Jika kedua gas tak berwarna tersebut dicampurkan, maka akan terbentuk padatan berwarna putih seperti asap amonium klorida.

196 Kimia Dasar

Ion amonium, NH4

+, terbentuk melalui transfer ion hidrogen dari hidrogen klorida ke pasangan elektron mandiri pada molekul amonia.

Gambar 7.10. Ikatan kovalen koordinasi

Ketika ion amonium, NH4

+, terbentuk, empat hidrogen ditarik melalui ikatan kovalen dativ, karena hanya inti hidrogen yang ditransferkan dari klor ke nitrogen. Elektron kepunyaan hidrogen tertinggal pada klor untuk membentuk ion klorida negatif.

Atom-atom yang sama atau hampir sama keelektronegatifannya cenderung membentuk ikatan kovalen dengan menggunakan pasangan elektron bersama. Dalam ikatan kovalen setiap atom memiliki konigurasi elektron seperti gas mulia. Ikatan kovalen terbentuk dari atom-atom non-logam. Hampir semua senyawa kovalen terbentuk dari atom-atom non-logam. Dua atom non-logam saling menyumbangkan elektron sehingga tersedia satu atau lebih pasangan elektron yang dijadikan milik bersama. Senyawa yang berikatan kovalen disebut senyawa kovalen.

Sifatisissenyawaiondansenyawakovalen

1. Titik Didih


Air (H2O) merupakan senyawa kovalen. Ikatan kovalen

yang mengikat antara atom hidrogen dan atom oksigen dalam molekul air cukup kuat, sedangkan gaya yang mengikat antar molekul-molekul air cukup lemah. Keadaan inilah yang menyebabkan air yang cair itu mudah berubah menjadi uap air bila dipanasi sampai sekitar 100o C, akan tetapi pada suhu ini ikatan kovalen yang ada di dalam molekul H

2O tidak putus.

Gambar 7.11. Dengan pemanasan sampai 100oC, molekul-molekul air dalam ketel diputus air Uap air

Garam dapur, NaCl adalah senyawa ionik yang meleleh pada suhu 801oC dan mendidih pada suhu 1517oC. NaCl mempunyai titik didih tinggi karena mengandung ikatan ion yang sangat kuat, sehingga untuk memutuskan ikatan tersebut dibutuhkan panas yang sangat besar. Hampir semua senyawa kovalen mempunyai titik didih yang rendah (rata-rata di bawah suhu 200oC), sedang senyawa ion mempunyai titik didih yang tinggi (rata-rata di atas suhu 900oC).

2. Kemudahan MenguapBanyak sekali berbagai bahan yang kita jumpai dalam

kehidupan sehari-hari merupakan senyawa kovalen seperti ditunjukkan pada gambar 18. Sebagian besar senyawa kovalen berupa cairan yang mudah menguap dan berupa gas. Molekul-molekul senyawa kovalen yang mudah menguap sering menghasilkan bau yang khas. Parfum dan bahan pemberi aroma merupakan senyawa kovalen. Hal ini tidak diperoleh pada sifat senyawa ionik.

198 Kimia Dasar

Gambar 7.12. Beberapa bahan yang mengandung senyawaKovalen

3. Daya hantar ListrikSenyawa ion dalam keadaan padatan tidak dapat

menghantar arus listrik, tetapi bila padatan ionik dipanaskan sampai suhu tinggi sehingga diperoleh lelehannya maka dapat menghantar arus listrik. Larutan senyawa ionik yang dilarutkan ke dalam air juga dapat menghantar arus listrik. Pada keadaan lelehan atau larutan ion-ionnya dapat bebas bergerak. Senyawa kovalen pada berbagai wujud tidak dapat menghantar arus listrik. Hal ini disebabkan senyawa kovalen tidak mengandung ion-ion sehingga posisi molekulnya tidak berubah.

4. Kelarutan

Banyak senyawa ion yang dapat melarut dalam air. Misalnya, natrium klorida banyak diperoleh dalam air laut. Kebanyakan senyawa kovalen tidak dapat melarut dalam air, tetapi mudah melarut dalam pelarutorganik. Pelarut organik merupakan senyawa karbon, misalnya bensin, minyak tanah, alkohol, dan aseton. Senyawa ionik tidak dapat melarut dalam pelarut organik. Namun ada beberapa senyawa kovalen yang dapat melarut dalam air karena terjadi reaksi dengan air dan membentuk ion-ion. Misalnya, asam sulfat bila dilarutkan ke dalam air akan membentuk ion hidrogen dan ion sulfat.


Tabel 7.2. Perbandingan Sifat Ikatan Ion dengan Ikatan Kovalen

Sifat Ikatanion Ikatankovalen

Titik didih Tinggi Rendah

Titik leleh Tinggi Rendah

Wujud Padat pada suhu kamar Padat, cair, gas pada suhu kamar

Daya Hantarlistrik

Menghantar; larutannya dalam air dapat menghantar aruslistrik

Tidak

Kelarutan dalamAir

melarut dalam air Sulit larut dalam air

Kelarutan dalampelarut organik

Tidak dapat melarut Dapat melarut

c. Ikatan logam.Logam mempunyai sifat khusus seperti penghantar listrik

yang baik, mempunyai titik leleh yang tinggi, berupa padatan yang mengkilat dan ulet. Dalam bentuk padatan atom-atom logam tersusun dalam susunan yang sangat rapat. Unsur-unsur logam pada umumnya mempunyai elektronegativitas yang relatif rendah.

Ikatan logam adalah ikatan yang terbentuk akibat daya tarik menarik yang terjadi antara muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektron-elektron yang bergerak bebas. Dalam ikatan logam terjadi delocalized ikatan elektron yang bergerak mengelilingi ion positip. Elektron yang aktif dalam ikatan ini adalah elektron valensi yang merupakan medan listrik karena itu logam aktif sebagai konduktor listrik.

200 Kimia Dasar

Gambar 7.13. Elektron aktif dalam ikatan logam

Gambar 7.14. Ikatan logam


Drude dan Lorentz mengemukakan model, bahwa logam sebagai suatu kristal terdiri dari ion-ion positif logam dalam bentuk bola-bola keras dan sejumlah elektron yang bergerak bebas dalam ruang antara. Elektron-elektron valensi logam tidak terikat erat (karena energi ionisasinya rendah), sehingga relatif bebas bergerak. Hal ini dapat dimengerti mengapa logam bersifat sebagai penghantar panas dan listrik yang baik, dan juga mengkilat. Gambar 7.15 mengilustrasikan suatu model logam dengan elektron-elektron membentuk suatu “lautan” muatan negatif.

Gambar 7.15. Struktur Logam menurut Teori “Lautan Elektron”

Model lautan elektron ini sesuai dengan sifat-sifat logam,seperti: dapat ditempa menjadi lempengan tipis, ulet karena dapat direntang menjadi kawat, memiliki titik leleh dan kerapatan yang tinggi. Logam dapat dimampatkan dan direntangkan tanpa patah, karena atom-atom dalam struktur kristal harus berkedudukan sedemikian rupa sehingga atom-atom yang bergeser akan tetap pada kedudukan yang sama. Hal ini disebabkan mobilitas lautan elektron di antara ion-ion positif merupakan penyangga (Gambar 5.15).

Keadaan yang demikian ini berbeda dengan kristal ionik. Dalam kristal ionik, misalnya NaCl, gaya pengikatnya adalah gaya tarik menarik antar ion-ion yang muatannya berlawanan dengan elektron valensi yang menempati kedudukan tertentu di sekitar inti atom. Bila kristal ionik ini ditekan, maka akan

202 Kimia Dasar

terjadi keretakan atau pecah. Hal ini disebabkan adanya pergeseran ion positif dan negatif sedemikian rupa sehingga ion positif ber-dekatan dengan ion positif dan ion negatif dengan ion negatif, keadaan yang demikian ini mengakibatkan terjadi tolak-menolak sehingga kristal ionik menjadi retak.

Gambar 7.16. Adanya Tekanan terhadap kristal ionik

Tabel 7.3. Perbandingan sifat-sifat isis logam dengan non logam

LOGAM NON LOGAM

1. Padatan logam merupakanpenghantar listrik yang baik.2. Mempunyai kilap logam3.Kuat dan keras (bila digunakansebagai logam paduan atau alloy)4.Dapat dibengkokkan dan diulur.5.Penghantar panas yang baik6.Kebanyakan logam mempunyaikerapatan yang besar7.Kebanyakan logam mempunyaititik leleh dan titk didih yangtinggi.

1. Padatan non-logam biasanyabukan penghantar listrik.2. Tidak mengkilap.3. Kebanyakan non-logam tidakkuat dan lunak.4.Biasanya rapuh dan patah biladibengkokkan atau diulur.5. Sukar menghantar panas6.Kebanyakan logam kerapatannya rendah7.Kebanyakan non-logam titikleleh dan titik didihnya rendah


2. InteraksiAntarMolekul,yangterdiriatas

a. Ikatan Hidrogen.Ikatan hidrogen adalah sejenis gaya tarik antarmolekul

yang terjadi antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan. Walaupun lebih kuat dari kebanyakan gaya antarmolekul, ikatan hidrogen jauh lebih lemah dari ikatan kovalen dan ikatan ion.

Ikatan kimia terjadi diantara beberapa molekul, dimana atom-atom dalam molekul tersebut mempunyai perbedaan elektronegativitas tinggi. Atom yang mempunyai elektronegativitas tersebut terikat pada atom H dalam molekul lain, demikian hingga terbentuk rantai ikatan beberapa molekul. Ikatan hidrogen terbentuk jika60:

(i). Atom hidrogen terikat pada atom yang keelektronegatifannya besar (N, O, dan F).

(ii) atom yang sangat elektronegatif mempunyai pasangan elektron bebas.

60Achamad, H. dan Tupamahu, M.S,Struktur Atom, Struktur Molekul, dan Sistem Periodik, (Bandung: PT. Citra Aditya Bakti, 2001).

204 Kimia Dasar

Gambar 7.17. Ikatan hidrogen

b. Ikatan Van der Waals.Ikatan ini ada dalam semua atom atau molekul, baik atom

atau molekul tersebut sudah membentuk ikatan ataupun belum. Energi ikatannya sangat kecil, berkisar antara 1 – 10 kkal/mole.

Ikatan ini adalah satu-satunya ikatan dalam gas mulia yang cair atau padat dan ikatan ini tidak mempunyai arah.

Ada tiga gaya yang menyusun ikatan ini yaitu61:

1) Gaya dipol-dipolGaya ini ada pada molekul-molekul polar seperti H

2O dan

NH4. Di sini muatan positif dipol satu menarik muatan negatif

dipol lainnya. (gaya orientasi)

2) Gaya dipol-dipol terinduksiMolekul polar dapat menginduksi molekul non polar,

hingga terbentuk molekul polar terinduksi. Keduanya dapat tarik menarik (gaya induksi)

61Sukardjo, Ikatan Kimia, (Yogyakarta, Rineka Cipta,1990).


3) Gaya dispersiMolekul-molekul non polar atau gas-gas mulia tidak

mempunyai dipol. Namun demikian adanya perpindahan sedikit dari kedudukan inti dan elektron dalam molekul, menyebabkan terjadinya dipol, walaupun sebentar. Hal ini menyebabkan terjadinya dipol pada molekul lain karena induksi, hingga terjadi gaya tarik (gaya dispersi).

Gaya dorong pembentukan ikatan hidrogen adalah distribusi muatan yang tak seragam dalam molekul, atau polaritas molekul (dipol permanen). Polaritas molekul adalah sebab agregasi molekul menjadi cair atau padat. Namun, molekul non polar semacam metana CH

4, H

2, He ( molekul monoatomik) dapat

juga dicairkan, dan pada suhu yang sangat rendah, mungkin juga dipadatkan. Hal ini berarti bahwa ada gaya agregasi antar molekul-molekul ini. Gaya semacam ini disebut gaya antar molekul.

Ikatan hidrogen adalah salah satu jenis gaya antar molekul. Gaya antar molekul khas untuk molekul non polar adalah gaya Van Der Waals. Asal-usul gaya ini adalah distribusi muatan yang sesaat tidak seragam ( Dipol sesaat) yang disebabkan oleh luktuasi awan elektron disekitar inti. Semakin banyak jumlah elektron dalam molekul semakin mudah molekul tersebut akan dipolarisasi sebab elektron-elektronnya akan tersebar luas.

Gambar 7.18. Ikatan Van der Waals

206 Kimia Dasar

C. TEORI-TEORIYANGMENDUKUNGPEMBENTUKANIkatan kImIa

1. TeoriIkatanValensi

Teori ikatan valensi menjelaskan sifat ikatan kimia dalam suatu molekul dari sudut valensiatom. Teori ini menyimpulkan suatu aturan bahwa atom pusat dalam suatu molekul cenderung untuk membentuk ikatan elektron ganda sesuai dengan batasan geometris seperti kurang lebih ditentukan oleh aturan oktet.

Pada tahun 1916, G.N. Lewis mengusulkan suatu ikatan kimia yang terbentuk melalui interaksi dua elektron yang berbagi ikatan (shared bonding electron) dengan representasi molekul seperti struktur Lewis. Dengan menggunakan teori Heitler-London (1927), untuk pertama kalinya dimungkinkan untuk menghitung sifat hidrogen berdasarkan pertimbangan mekanika kuantum. Dua konsep utama lain dalam teori ikatan valensi adalah resonansi (1928) dan hibridisasi orbital (1930) yang dikembangkan oleh Linus Pauling.

Pada tahun 1927, teori ikatan valensi dikembangkan atas dasar argumen bahwa sebuah ikatan kimia terbentuk ketika dua valensi elektron bekerja dan menjaga dua inti atom bersama oleh karena efek penurunan energi sistem. Pada tahun 1931, beranjak dari teori ini, kimiawan Linus Pauling mempublikasikan jurnal ilmiah yang dianggap sebagai jurnal paling penting dalam sejarah kimia: “On the Nature of the Chemical Bond”. Dalam jurnal ini, berdasarkan hasil kerja Lewis dan teori valensi ikatan Heitler dan London, Linus Pauling mewakilkan enam aturan pada ikatan elektron berpasangan62:

a. Ikatan elektron berpasangan terbentuk melalui interaksi elektron tak-berpasangan pada masing-masing atom.

62ibid, Ikatan Kimia, (Yogyakarta, Rineka Cipta,1990).


b. Spin-spin elektron haruslah saling berlawanan.

c. Seketika dipasangkan, dua elektron tidak bisa berpartisipasi lagi pada ikatan lainnya.

d. Pertukaran elektron pada ikatan hanya melibatkan satu persamaan gelombang untuk setiap atom.

e. Elektron-elektron yang tersedia pada aras energi yang paling rendah akan membentuk ikatan-ikatan yang paling kuat.

f. Dari dua orbital pada sebuah atom, salah satu yang dapat bertumpang tindih paling banyaklah yang akan membentuk ikatan paling kuat, dan ikatan ini akan cenderung berada pada arah orbital yang terkonsentrasi.

2. TeoriOrbitalMolekul

Teori orbital molekul (Molecular orbital tehory), disingkat MO, menggunakan kombinasi linear orbital-orbital atom untuk membentuk orbital-orbital molekul yang mencakup seluruh molekul.

Dalam teori orbital molekul, tiap-tiap molekul dianggap mempunyai orbital, seperti pada atom. Tiap-tiap elektron dalam atom dapat ditunjukkan dengan fungsi gelombang ψ, yang mempunyai orbital tertentu. Tiap-tiap elektron dalam molekul juga dapat ditunjukkan dengan fungsi yang sama, yang menyatakan orbital molekul tertentu.

Orbital-orbital molekul dari suatu molekul mempunyai energi yang berbeda-beda dan bentuk yang berbeda pula. Prinsip Pauli juga berlaku di sini, jadi tidak mungkin orbital molekul mempunyai dua elektron yang persis sama. Ini beratrti tiap molekul hanya dapat diidi oleh dua elektron yang pintalnya berlawanan ( Sukardjo, 1990; 78).

Hal yang sama dikemukakan Huheey (1978; 115) bahwa jika dua inti atom ditempatkan pada jarak setimbang dan

208 Kimia Dasar

ditambahkan elektron, inti atom tersebut akan bergerak ke dalam orbital molekul yang dalam banyak cara analogi dengan orbital atomik. Dalam atom terdapat orbital-orbital s, p, d, f, dan seterusnya, ditunjukkan oleh variasi himpunan bilangan kuantum dan dalam molekul terdapat orbital-orbital δπσ ,, , dan seterusnya, ditentukan oleh bilangan kuantum.

3. TeoriVSEPR

Teori VSEPR merupakan satu metode untuk memprediksi bentuk molekul berdasarkan pada pasangan elektron dan penolakan elektrostatik63. Teori ini didasarkan atas hipotesis bahwa semua elektron valensi (pasangan ikatan dan pasangan bebas) menempati kedudukan di sekitar atom pusat sedemikian rupa sehingga tolak menolak antara pasangan elektron seminimal mungkin. Kedudukan baru dari pasangan elektron ini menentukan bentuk molekul (Achmad dan Tupamahu, 2001; 79).

Menurut teori ini, jumlah pasangan elektron menentukan penyusunan pasangan-pasangan elektron disekitar atom pusat molekul. Terdapat gaya tolak elektrostatik antara dua pasangan elektron yang cenderung menolak orbital atom sejauh mungkin satu sama lain. Karena pasangan elektron menempati orbital atom, pasangan elektron bebas juga mempunyai dampak yang sama dengan pasangan elektron ikatan. Dengan kata lain, pasangan elektron bebas dan pasangan elektron ikatan juga tolak menolak sejauh mungkin.

D. bentuk moLekuL

Teori yang mendasari :

1. VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulstion), teori tolakan pasangan elektron. Bentuk molekul dan ion ditentukan

63Miessler, G. L., and Tarr, D. A., Inorganic Chemistry, Second Edition, (New Jersey, Prentice Hall International,1999).


oleh penataan pasangan elektron di sekeliling atom pusat. Untuk menyusun bentuk molekul, yang dibutuhkan adalah seberapa banyak pasangan elektron yang berada pada tingkat ikatan, dan kemudian tertatanya untuk menghasilkan jumlah tolakan minimum antara pasangan elektron. Adapun cara menentukan bentuk molekul adalah :

Tahap1

Gambarlah struktur Lewis dari molekul tersebut

Tahap2

Tentukan jumlah elektron yang berpasangan pada atom pusat molekul tersebut

Tahap3

Tentukan geometri molekul tersebut sesuai dengan jumlah pasangan elektron pada tahap 2 apakah linier, trigonal planar, tetrahedarl, trigonal bipiramid, atau oktahedral.

Tahap4

Tentukan struktur molekulnya dengan cara mengetahui berapa banyak pasangan elektron yang berikatan (lihat susunan atom-atom yang berikatan dengan atom pusatnya.

Geometri molekul berdasarkan jumlah pasangan elektron terikat suatu molekul digambarkan seperti pada tabel berikut ini:

210 Kimia Dasar

Tabel 7.4. Geometri molekul

Jumlah pasangan e

GeometriMolekul

Gambar Contoh

2 Linier BeCl2, CO

2

3 Trigonal Planar BF3, BH

3

4 TetrahedralCH

4,

CH3Cl

5 Trigonal Bipiramid PCl5

6 Oktahedral SF6, XeF

6


Tabel 7.5. Geometri molekul

2. Hibridisasi, berdasarkan struktur elektron yang terdapat pada orbital yang mengalami perubahan karena terjadinya ikatan. Hibridisasi adalah sebuah konsep bersatunya orbital-orbital atom membentuk orbital hibrid yang baru yang sesuai dengan sifat ikatan atom. Konsep orbital-orbital yang terhibridisasi sangatlah berguna dalam menjelaskan bentuk orbital molekul dari sebuah molekul.

Tabel 7.6 Macam Hibridisasi

Orbital Hibrida

Σ Pasangan Elektron

ikatan dan bebas

Bentuk Molekul Sudut Ikatan

Contoh

212 Kimia Dasar

spsp2

sp3

sp3dd2sp3

sp3d2

234566

Garis lurusTrigonal

Bujur sangkarBipiramida trigonal

OktahedralOktahedral

18012090

120 dan 909090

BeCl2

C2H

2

NI(CN)4

2-

PCl5Fe(CN)

63-

SF6

e. RanGkuman

Atom-atom pada umumnya tidak ditemukan dalam keadaan bebas (kecuali pada temperatur tinggi), melainkan sebagai suatu kelompok atom-atom atau sebagai molekul. Hampir semua atom membentuk ikatan dengan atom-atom lain. Tetapi ada enam unsur lain yang tidak bersifat demikian, yaitu unsur-unsur gas mulia yang terdiri dari : helium (

2He),

neon (10

Ne), argon (18

Ar), krypton (36

Kr), xenon (54Xe), dan radon (

86Rn). Unsur-unsur gas mulia hampir tidak membentuk

ikatan dengan atom lain dan karena ketidakreaktifannya maka sering disebut gas inert. Gas mulia yang paling dikenal adalah helium, neon, dan argon.

Kestabilan atom gas mulia karena atom ini memiliki elektron oktet di kulit terluar. Kecuali helium yang memiliki 2 elektron (duplet), semua gas mulia memiliki 8 elektron (oktet) pada kulit terluarnya. Susunan yang demikian menurut Kossel dan Lewis sangat stabil, sehingga atom-atom gas mulia tidak menerima elektron ataupun melepaskan elektron terluarnya. Atom-atom lain agar stabil berusaha memiliki konigurasi elektron seperti gas mulia. Kecenderungan ini bisa terjadi dengan membentuk ikatan kimia antar atom yang satu dengan atom lainnya. Atom yang mendekati konigurasi gas mulia akan berusaha untuk mencapai konigurasi gas mulia baik dengan cara menerima maupun memberikan elektron kulit terluarnya.


Atom-atom dapat saling terikat dengan cara: perpindahan elektron dari satu atom ke atom yang lain dan pemakaian bersama elektron oleh dua atom, misalnya Atom

17Cl (2. 8. 7)

yang tidak stabil bisa menjadi stabil dengan cara menggunakan bersama satu pasang elekltron dengan atom klor yang lain sehingga terbentuk molekul luor, F

2. Dengan demikian

masing-masing atom akan memiliki konigurasi elektron yang stabil seperti gas mulia argon (2. 8. 8). Pembentukan molekul dengan cara ketiga ini disebut ikatan kovalen. Atom-atom sebagai suatu kelompok atom atau sebagai molekul berada dalam keadaan yang lebih stabil dari pada atom dalam keadaan bebas. atom-atom dapat berikatan karena atom-atom yang berikatan lebih stabil dari pada atom dalam keadaan sendiri-sendiri (terpisah). Bahwa atom-atom yang terikat itu lebih sedikit energinya, yang berarti lebih stabil.

Interaksi antara dua atom atau lebih selalu disertai dengan pengeluaran energi. Gaya yang menahan atom-atom dalam molekul tersebut disebut ikatan kimia. Menurut Baum dan Scaife (1980; 51), Ikatan kimia adalah gaya atau interaksi yang menyebabkan atom-atom terikat bersama sebagai molekul atau menyebabkan atom-atom, ion-ion, dan molekul-molekul terikat bersama sebagai kumpulan yang lebih kompleks.

f. LatIHan

1. Apakah yang dimaksud dengan atom stabil?

2. Apakah yang dimaksud elektron valensi suatu unsur?

3. Hitunglah elektron valensi unsur dengan nomor atom:

a. 12 b. 37 c. 14 d. 7

4. Apakah yang dimaksud dengan aturan oktet?

5. Mengapa atom unsur golongan gas mulia bersifat monoatom?

6. Mengapa jari-jari ion Cl- lebih besar dari Cl?

214 Kimia Dasar

7. Mengapa jari-jari ion K+ lebih kecil dari atom K?

8. Apakah yang dimaksud ikatan ion, kovalen dan logam? berikan contoh!

9. Bagaimana cara terbentuknya ion positif dan ion negatif ?

10. Ikatan ion dapat terjadi antara unsur-unsur dari golongan berapa?

11. Tuliskan rumus ion di bawah ini:

Ion sianida b. ion perklorat c.ion permanganat

12. Tentukan senyawa kovalen antara unsur:

a. Oksigen dengan karbon

b. Oksigen dengan belerang

c. Karbon dengan luor

13. Tentukan rumus Lewis senyawa di bawah ini

a. CO2 b. SO c. SO

3 d. NCl

3

14. Apa yang dimaksud ikatan kovalen Koordinasi? Berikan contoh!

15. Tentukan struktur resonansi dari:

a. O3 b. CO

2 c. NO

3-

16. Tentukan struktur molekul

a. GaCl3 b. AsF

3 c. BrF

4-


bab VIII

HIDROKARBON(ALKANA,ALKENADANALKUNA)

a. kekHaSan atom kaRbon

Atom karbon mempunyai keistimewaan dapat membentuk persenyawaan yang stabil yang begitu besar jumlahnya, sebab atom karbon mempunyai beberapa kekhasan, yaitu:

Atom karbon dapat membentuk empat ikatan kovalen

Atom karbon mempunyai nomor atom 6. Di dalam sistem periodik atom karbon terletak pada golongan IVA periode 2. Konigurasi atom karbon adalah sebagai berikut:

6C = 2,4

Berdasarkan konigurasi tersebut, atom karbon mempunyai 4 elektron terluar (elektron valensi). Agar susunan elektronya stabil sesuai dengan kaidah oktet (mempunyai 8 elektron terluar), atom karbonmemerlukan 4 elektron. Sehingga atom karbon dapat membentuk empat buah ikatan kovalen.

Atom karbon dapat membentuk senyawa yang stabil

Dalam persenyawaannya, atom karbon membentuk empat pasang elektron ikatan dengan atom-atom lain, sehingga lengkaplah pembentukan oktetnya tanpa adanya pasangan

216 Kimia Dasar

elektron bebas. Akibatnya persenyawaan atom karbon sangat stabil.

Atom karbon dapat membentuk ikatan tunggal dan rangkap

Keempat elektron valensi yang dimiliki oleh atom karbon dapat membentuk ikatan tunggal (CH

3-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

3),

ikatan rangkap dua (C=C) , dan ikatan rangkap tiga (CC) .

Atom karbon dapat membentuk rantai lurus dan bercabang (Ikatan yang Panjang)

CH3-CH

2-CH

2-CH

2-Cl (atom karbon rantai lurus)

Atom karbon rantai bercabang:

Rantai karbon yang terbentuk dapat bervariasi yaitu : rantai lurus, bercabang, dan melingkar ( siklik ).

CH3-CH

2-CH

2-CH

2-Cl (atom karbon rantai lurus)

Atom karbon rantai bercabang:


Sikloheksana (Rantai Karbon Berbentuk Siklik)

b. keDuDukan atom kaRbon

Berdasarkan jumlah atom karbon yang terikat pada atom karbon lainnya, atom karbon dibedakan menjadi atom C primer, C sekunder, C tersier, dan C kuarterner64. Atom C primer yaitu atom C yang mengikat 1 atom C lain Atom C sekunder yaitu atom C yang mengikat 2 atom C lain Atom C tersier yaitu atom C yang mengikat 3 atom C lain Atom C kuarterner yaitu atom C yang mengikat 4 atom C lain.

Untuk memahaminya perhatikan struktur karbon berikut.

C. SENYAWAHIDROKARBONSenyawa hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang

paling sederhana. Disebut Hidrokarbon karena mengandung unsur C dan H Terdiri dari; Alkana (C

nH2n+2), Alkena (C

nH

2n) Alkuna

(CnH

2n-2)

Dari namanya, senyawa hidrokarbon adalah senyawa karbon yang hanya tersusun dari atom hidrogen dan atom karbon. Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita temui senyawa hidrokarbon, misalnya minyak tanah, bensin, gas alam, plastik dan lain-lain. Sampai saat ini telah dikenal lebih dari 2 juta senyawa hidrokarbon.

64Sunjaya Akhmad.Ilmu Kimia Umum Untuk Universitas dan Pendidikan

Tinggi Lainnya. (Surabaya: Sinar Wijaya,1982).

218 Kimia Dasar

Untuk mempermudah mempelajari senyawa hidrokarbon yang begitu banyak, para ahli mengolongkan hidrokarbon berdasarkan susunan atom-atom karbon dalam molekulnya.

Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang paling sederhana. Dari namanya, senyawa hidrokarbon adalah senyawa karbon yang hanya tersusun dari atom hidrogen dan atom karbon. Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita temui senyawa hidrokarbon, misalnya minyak tanah, bensin, gas alam, plastik dan lain-lain.

Sampai saat ini telah dikenal lebih dari 2 juta senyawa hidrokarbon. Untuk mempermudah mempelajari senyawa hidrokarbon yang begitu banyak, para ahli mengolongkan hidrokarbon berdasarkan susunan atom-atom karbon dalam molekulnya.

Berdasarkan susunan atom karbon dalam molekulnya, senyawa karbon terbagi dalam 2 golongan besar, yaitu senyawa alifatik dan senyawa siklik. Senyawa hidrokarbon alifatik adalah senyawa karbon yang rantai C nya terbuka dan rantai C itu memungkinkan bercabang. Berdasarkan jumlah ikatannya, senyawa hidrokarbon alifatik terbagi menjadi senyawa alifatik jenuh dan tidak jenuh.

Senyawa alifatik jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya hanya berisi ikatan-ikatan tunggal saja. Golongan ini dinamakan alkana. Senyawa alifatik tak jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya terdapat ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Jika memiliki rangkap dua dinamakan alkena dan memiliki rangkap tiga dinamakan alkuna. Senyawa hidrokarbon siklik adalah senyawa karbon yang rantai C nya melingkar dan lingkaran itu mungkin juga mengikat rantai samping. Golongan ini terbagi lagi menjadi senyawa alisiklik dan aromatik. Senyawa alisiklik yaitu senyawa karbon alifatik yang membentuk rantai tertutup. Senyawa aromatik yaitu senyawa karbon yang terdiri dari 6 atom C yang membentuk rantai benzena.


D. keISomeRan

Isomer adalah senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul yang sama tetapi mempunyai struktur atau konigurasi yang berbeda65. Struktur berkaitan dengan cara atom-atom saling berikatan, sedangkan konigurasi berkaitan dengan susunan ruang atom-atom dalam molekul. Keisomeran dibedakan menjadi 2 yaitu keisomeran struktur(keisomeran karena perbedaan struktur) dan keisomeran ruang; keisomeran karena perbedaan konigurasi (rumus molekul dan strukturnya sama).

1. KeisomeranStruktur

Dapat dibedakan menjadi 3 yaitu; (1) keisomeran kerangka, jika rumus molekulnya sama tetapi rantai induknya (kerangka atom) berbeda, (2) keisomeran posisi, jika rumus molekul dan rantai induknya (kerangka atom) sama tetapi posisi cabang / gugus penggantinya berbeda, (3) keisomeran gugus fungsi

2. KeisomeranRuang

Dapat dibedakan menjadi 2 yaitu; (1) keisomeran geometri, keisomeran karena perbedaan arah (orientasi) gugus-gugus tertentu dalam molekul dengan struktur yang sama, (2) keisomeran optik .

e. aLkana

Struktur ALKANA : CnH2n+2 CH

3-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

3 (heksana)

sikloheksana

65Wilbraham, C. Antony dan Matta, S. Michael. Pengantar Kimia Organik dan Hayati. (Bandung. ITB,1992).

220 Kimia Dasar

Alkana adalah hidrokarbon alifatik jenuh yaitu hidrokarbon dengan rantai terbuka dan semua ikatan antar atom karbonnya merupakan ikatan tunggal. Rumus umum alkana yaitu : C n H

2n+2;n=jumlahatomC.

Alkana merupakan hidrokarbon jenuh (alkana rantai lurus dan siklo/cincin alkana) dan termasuk golongan parain karena memiliki afinitas kecil (sedikit gaya gabung) Sukar bereaksi, C1 – C4 : pada t dan p normal adalah gas, C4 – C17 pada t dan p normal adalah cair, Alkana dengan nomor atom C > C18, pada t dan p normal adalah padat, titik didih makin tinggi terhadap penambahan unsur C, jumlah atom C sama yang bercabang mempunyai TD rendah, kelarutannnya mudah larut dalam pelarut non polar, berat jenis naik dengan penambahan jumlah unsur C dengan sumber utama gas alam dan petrolium

1. DeretHomologAlkana

Adalah suatu golongan/kelompok senyawa karbon dengan rumus umum yang sama, mempunyai sifat yang mirip dan antar suku-suku berturutannya mempunyaibedaCH

2.

Sifat-sifat deret homolog; (1) Mempunyai sifat kimia yang mirip, (2) Mempunyai rumus umum yang sama, (3) Perbedaan Mr antara 2 suku berturutannya sebesar 14, (4) Semakin panjang rantai karbonmakin tinggi titik didihnya

Tabel.8.1 Contoh Senyawa Alkana

Rumus Nama Rumus Nama

CH 4

metana C 6 H

14heksana

C 2 H

6etana C

7 H

16heptana

C 3 H

8propana C

8 H

18oktana

C 4 H

10butana C

9 H

20nonana

C 5 H 12pentana C

10 H

22dekana


2. Sifat-sifatAlkana

a. merupakan senyawa nonpolar, sehingga tidak larut dalam air

b. makin banyak atom C (rantainya makin panjang), maka titik didih makin tinggi

c. pada tekanan dan suhu biasa, CH 4 - C

4 H

10 berwujud

gas, C 5 H 12 - C

17 H

36 berwujud cair, diatas C

18 H

38

berwujud padat

d. mudah mengalami reaksi subtitusi dengan atom-atom halogen (F

2, Cl

2, Br

2 atau I

2 )

e. dapat mengalami oksidasi (reaksi pembakaran)

3. IsomerAlkana

Isomer Alkana ialah alkana yang mempunyai rumus molekul sama, tetapi rumus struktur beda, akan tetapi perkecualian pada CH

4, C

2 H

6, C

3 H

8 tidak mempunyai isomer.

Gugus Alkil yaitu Alkana yang telah kehilangan 1 atom H.

Tabel.8.2 Jumlah Isomer Pada Alkana

alkana jumlah isomer

C 4 H

102

C 5 H 123

C 6 H

145

C 7 H

169

C 8 H

1828

C 9 H

2035

C 10

H 22

75

222 Kimia Dasar

4. TataNamaAlkana

Adapun tata nama alkana berdasarkan aturan dari IUPAC (nama sistematik) adalah:

a. Nama alkana bercabang terdiri dari 2 bagian; bagian pertama (di bagian depan) merupakan nama cabang dan bagian kedua (di bagian belakang) merupakan nama rantai induk.Tentukan rantai terpanjang (sebagai nama alkana).

b. Rantai indukadalah rantai terpanjang dalam molekul. Jika terdapat 2 atau lebih rantai terpanjang, maka harus dipilih yang mempunyai cabang terbanyak. Induk diberi nama alkana sesuai dengan panjang rantai.

c. Tentukan rantai cabangnya. Cabang diberi nama alkil yaitu nama alkana yang sesuai, tetapi dengan mengganti akhiran –ana menjadi –il.Gugus alkil mempunyai rumus umum : C n H 2n+1dan dilambangkan dengan R

d. Posisi cabang dinyatakan dengan awalan angka.Untuk itu rantai induk perlu dinomori. Penomoran dimulai dari salah 1 ujung rantai induk sedemikian rupa sehingga posisi cabang mendapat nomor terkecil.

e. Pemberian nomor dimulai dari atom C yang paling dekat dengan cabang

f. Alkil-alkil sejenis digabung dengan awalan di(2), tri(3), dst

g. Alkil tak sejenis ditulis berdasar abjad (butil, etil, metil,..) atau dari yang paling sederhana (metil, etil, propil,....)Gugus AlkilAlkana yang telah kehilangan 1atom H. Jika terdapat 2 atau lebih cabang sejenis, harus dinyatakan dengan awalan di, tri, tetra, penta dst.

h. Cabang-cabang yang berbeda disusun sesuai dengan urutan abjad dari nama cabang tersebut. Awalan normal, sekunder dan tersier diabaikan. Jadi n-butil, sek-butil dan ters-butil dianggap berawalan b-. Awalan iso- tidak diabaikan.


Jadi isopropil berawal dengan huruf i- .Awalan normal, sekunder dan tersierharus ditulis dengan huruf cetak miring .

i. Jika penomoran ekivalen dari kedua ujung rantai induk, maka harus dipilih sehingga cabang yang harus ditulis terlebih dahulu mendapat nomor terkecil.

5. SumberdanKegunaanAlkana

Alkanaadalah komponen utama dari gas alam dan minyak bumi. Adapun kegunaan alkana adalah sebagai berikut; sebagai bahan bakar, sebagai pelarut sumber hidrogen, pelumas, bahan baku untuk senyawa organik lain, dan bahan baku industri. Metana berguna sebagai zat bakar, sintesis, dan carbon black (tinta,cat,semir,ban). Propana, Butana, Isobutana berfungsi sebagai zat bakar LPG (Liquiied Petrolium Gases). Pentana, Heksana, Heptana berfungsi sebagai pelarut pada sintesis.

Tabel 7.3.Fraksi tertentu dari Destilasi langsung Minyak Bumi/mentah

TD (oC) Jumlah C Nama Penggunaan

< 30 1 - 4 Fraksi gas Bahan bakar gas

30 - 180 5 -10 Bensin Bahan bakar mobil

180 - 230 11 - 12 Minyak tanah Bahan bakar memasak

230 - 305 13 - 17Minyak gas ringan Bahan bakar diesel

305 - 405 18 - 25 Minyak gas berat

Bahan bakar pemanas

Sisa destilasi :

a. Minyak mudah menguap, minyak pelumas, lilin dan vaselin

b. Bahan yang tidak mudah menguap, aspal dan kokas dari m. bumi

224 Kimia Dasar

6. PembuatanAlkana

a. Hidrogenasi senyawa Alkena

b. Reduksi Alkil Halida

c. Reduksi metal dan asam

7. Reaksi-reaksi pada Alkana

Alkana tergolong zat yang sukar bereaksi sehingga disebut parain yang artinya ainitas kecil. Reaksi terpenting dari alkana adalah reaksi pembakaran, substitusidan perengkahan (cracking )

a. ReaksiPembakaranPembakaran sempurna alkana menghasilkan gas CO

2 dan

uap air, sedangkan pembakaran tidak sempurna menghasilkan gas CO dan uap air, atau jelaga (partikel karbon).

b. ReaksiSubstitusiataupergantianAtom H dari alkana dapat digantikan oleh atom lain,

khususnya golongan halogen. Penggantian atom H oleh atom atau gugus lain disebut reaksi substitusi. Salah satu reaksi substitusi terpenting dari alkana adalah halogenasi yaitu penggantian atom H alkana dengan atom halogen, khususnya klorin ( klorinasi ). Klorinasi dapat terjadi jika alkana direaksikan dengan klorin.

c. ReaksiPerengkahanataucracking

Perengkahan adalah pemutusan rantai karbon menjadi potongan-potongan yang lebih pendek. Perengkahan dapat terjadi bila alkana dipanaskan pada suhu dan tekanan tinggi.

d. ReaksitanpaoksigenReaksi ini juga dapat dipakai untuk membuat alkena dari

alkana.Selain itu juga dapat digunakan untuk membuat gas hidrogen dari alkana.


f. aLkena

Rumus umum alkena yaitu :Cn H2n;n=jumlahatom.

AlkenaAdalah hidrokarbon alifatik tak jenuh yaitu hidrokarbon dengan satu ikatan rangkap dua (–C=C–). Senyawa yang mempunyai 2 ikatan rangkap 2 disebut alkadiena, yang mempunyai 3 ikatan rangkap 2 disebut alkatriena dst66, Alkena juga biasa dikenal dengan sebutan olein (pembentuk minyak). Sifat isiologisnya lebih aktif yaitu sbg obat tidur (2-metil-2-butena). Adapun sifat-sifatnya secara umum; merupakan gas tak berwarna, dapat dibakar, bau yang khas, eksplosif dalam udara (pada konsentrasi 3 – 34 %) serta biasanya terdapat dalam gas batu bara biasa pada proses “cracking”.

1. TataNamaAlkena

a. Nama alkena diturunkan dari nama alkana yang sesuai (yang jumlah atom Cnya sama), dengan mengganti akhiran –ana menjadi –ena.

b. Rantai induk adalah rantai terpanjang yang mengandung ikatan rangkap.

c. Penomoran dimulai dari salah 1 ujung rantai induk sedemikian sehingga ikatan rangkap mendapat nomor terkecil.

d. Posisi ikatan rangkap ditunjukkan dengan awalan angka yaitu nomor dari atom C berikatan rangkap yang paling tepi / pinggir (nomor terkecil).

e. Penulisan cabang-cabang, sama seperti pada alkana.

2. KeisomeranpadaAlkena

Dapat berupa keisomeran struktur dan ruang.

66Chang, Raymond. Kimia Dasar (Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 1). ( Jakarta: Erlangga, 2004).

226 Kimia Dasar

3. KeisomeranStruktur.

Keisomeran struktur pada alkena dapat terjadi karena perbedaan posisi ikatan rangkap atau karena perbedaan kerangka atom C.

Keisomeran mulai ditemukan pada butena yang mempunyai 3 isomer struktur. Contoh yang lain yaitu alkena dengan 5 atom C.

4. KeisomeranGeometris.

Keisomeran ruang pada alkena tergolong keisomeran geometris yaitu : karena perbedaan penempatan gugus-gugus di sekitar ikatan rangkap.

Contohnya:

Keisomeran pada 2-butena. Dikenal 2 jenis 2-butena yaitu cis -2-butena dan trans -2-butena. Keduanya mempunyai struktur yang sama tetapi berbeda konigurasi (orientasi gugus-gugus dalam ruang). Pada cis -2-butena, kedua gugus metil terletak pada sisi yang sama dari ikatan rangkap; sebaliknya pada trans -2-butena, kedua gugus metil berseberangan. Tidak semua senyawa yang mempunyai ikatan rangkap pada atom karbonnya (C=C) mempunyai keisomeran geometris. Senyawa itu akan mempunyai keisomeran geometris jika kedua atom C yang berikatan rangkap mengikat gugus-gugus yang berbeda

5. SumberdanKegunaanAlkena

Alkena dibuat dari alkana melalui proses pemanasan atau dengan bantuan katalisator (cracking). Alkena suku rendah digunakan sebagai bahan baku industri plastik, karet sintetik, dan alkohol, dapat digunakan sebagai obat bius (dicampur dengan O

2), untuk memasakkan buah-buahan, dan sintesis zat

lain (gas alam, minyak bumi, etanol).


6. PembuatanAlkena

a. Dehidrohalogenasi alkil halida

b. Dehidrasi alkohol

c. Dehalogenasi dihalida

d. Reduksi alkuna

7. Reaksi-reaksipadaAlkena

Alkena lebih reaktif daripada alkana. Hal ini disebabkan karena adanya ikatan rangkap C=C.Reaksi alkena terutama terjadi pada ikatan rangkap tersebut. Reaksi penting dari alkena meliputi; reaksi pembakaran, adisi dan polimerisasi

8. ReaksiPembakaran

Seperti halnya alkana, alkena suku rendah mudah terbakar. Jika dibakar di udara terbuka, alkena menghasilkan jelaga lebih banyak daripada alkana. Hal ini terjadi karena alkena mempunyai kadar C lebih tinggi daripada alkana, sehingga pembakarannya menuntut / memerlukan lebih banyak oksigen. Pembakaran sempurna alkena menghasilkan gas CO

2 dan uap air.

9. ReaksiAdisi(penambahan=penjenuhan)

Reaksi terpenting dari alkena adalah reaksi adisi yaitu reaksi penjenuhan ikatan rangkap .

10.ReaksiPolimerisasi

Adalah reaksi penggabungan molekul-molekul sederhana menjadi molekul yang besar. Molekul sederhana yang mengalami polimerisasi disebut monomersedangkan hasilnya disebut polimer. Polimerisasi alkenaterjadi berdasarkan reaksi adisi. Prosesnya dapat dijelaskan sebagai berikut; (1) Mula-mula

228 Kimia Dasar

ikatan rangkap terbuka sehingga terbentuk gugus dengan 2 elektron tidak berpasangan, (2) elektron-elektron tidak berpasangan tersebut kemudian membentuk ikatan antar gugus sehingga membentuk rantai.

G. aLkuna

Alkuna adalah hidrokarbon alifatik tak jenuhyaitu hidrokarbon dengan satu ikatan rangkap tiga (–CC–) . Senyawa yang mempunyai 2 ikatan rangkap 3 disebut alkadiuna, yang mempunyai 1 ikatan rangkap 2 dan 1 ikatan rangkap 3 disebut alkenuna . Rumus umum alkuna yaitu :Cn

H2n-2;n=jumlahatomC.AdapunSifat-sifatnya yaitu suatu senyawaan endoterm (maka mudah meledak), berupa gas, tak berwarna,dan baunya khas.

1. TataNamaAlkuna

a. Nama alkuna diturunkan dari nama alkana yang sesuai dengan mengganti akhiran –ana menjadi –una .

b. Tata namaalkuna bercabangsama seperti penamaan alkena.

2. KeisomeranpadaAlkuna

Keisomeran pada alkuna tergolong keisomeran kerangka dan posisi.Pada alkuna tidak terdapat keisomeran geometris dan keisomeran mulai terdapat pada butuna yang mempunyai 2 isomer.

3. SumberdanKegunaanAlkuna

Alkuna yang mempunyai nilai ekonomis penting hanyalah etuna (asetilena), C

2 H

2 . Gas asetilena digunakan untuk mengelas

besi dan baja. Adapun penggunaan etuna yaitu pada pengelasan (dibakar dengan O

2 memberi suhu yang tinggi;+- 3000oC),


dipakai untuk mengelas besi dan baja, untuk penerangan, dan untuk sintesis senyawa lain.

4. PembuatanAlkuna

a. Dehidrohalogenasi alkil halida

b. Reaksi metal asetilida dengan alkil halida primer

5. Reaksi-reaksipadaAlkuna

Reaksi-reaksi pada alkuna mirip dengan alkena; untuk menjenuhkan ikatan rangkapnya, alkuna memerlukan pereaksi 2 kali lebih banyak dibandingkan dengan alkena. Reaksi-reaksi terpenting dalam alkena dan alkuna adalah reaksi adisi dengan H

2, adisi dengan halogen (X

2 ) dan adisi dengan asam halida

(HX). Pada reaksi adisi gas HX (X = Cl, Br atau I) terhadap alkena dan alkuna berlaku aturan Markovnikov yaitu :

“ Jika atom C yang berikatan rangkap mengikat jumlah atom H yang berbeda, maka atom X akan terikat pada atom C yang sedikit mengikat atom H ”

“ Jika atom C yang berikatan rangkap mengikat jumlah atom H sama banyak, maka atom X akan terikat pada atom C yang mempunyai rantai C paling panjang “67.

H. RanGkuman

Atom karbon mempunyai keistimewaan dapat membentuk persenyawaan yang stabil yang begitu besar jumlahnya, sebab atom karbon mempunyai beberapa kekhasan, yaitu: Atom karbon dapat membentuk empat ikatan kovalen. Atom karbon mempunyai nomor atom 6. Di dalam sistem periodik

67Ibid, Kimia Dasar (Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 1). ( Jakarta: Erlangga, 2004).

230 Kimia Dasar

atom karbon terletak pada golongan IVA periode 2. Konigurasi atom karbon adalah sebagai berikut:

6C = 2,4

Berdasarkan konigurasi tersebut, atom karbon mempunyai 4 elektron terluar (elektron valensi). Agar susunan elektronya stabil sesuai dengan kaidah oktet (mempunyai 8 elektron terluar), atom karbon memerlukan 4 elektron. Sehingga atom karbon dapat membentuk empat buah ikatan kovalen.

Atom karbon dapat membentuk senyawa yang stabil . Dalam

persenyawaannya, atom karbon membentuk empat pasang elektron ikatan dengan atom-atom lain, sehingga lengkaplah pembentukan oktetnya tanpa adanya pasangan elektron bebas. Akibatnya persenyawaan atom karbon sangat stabil. Atom karbon dapat membentuk ikatan tunggal dan rangkap. Keempat elektron valensi yang dimiliki oleh atom karbon dapat membentuk ikatan tunggal (CH

3-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

3), ikatan rangkap dua (C=C) , dan

ikatan rangkap tiga (CC) .

Atom karbon dapat membentuk rantai lurus dan bercabang (Ikatan yang Panjang)

Berdasarkan jumlah atom karbon yang terikat pada atom karbon lainnya, atom karbon dibedakan menjadi atom C primer, C sekunder, C tersier, dan C kuarterner. Atom C primer yaitu atom C yang mengikat 1 atom C lain Atom C sekunder yaitu atom C yang mengikat 2 atom C lain Atom C tersier yaitu atom C yang mengikat 3 atom C lain Atom C kuarterner yaitu atom C yang mengikat 4 atom C lain.

Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang paling sederhana. Disebut Hidrokarbon karena mengandung unsur C dan H Terdiri dari; Alkana (C

nH2n+2),

Alkena (CnH

2n) Alkuna (C

nH

2n-2)


Dari namanya, senyawa hidrokarbon adalah senyawa karbon yang hanya tersusun dari atom hidrogen dan atom karbon. Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita temui senyawa hidrokarbon, misalnya minyak tanah, bensin, gas alam, plastik dan lain-lain. Sampai saat ini telah dikenal lebih dari 2 juta senyawa hidrokarbon. Untuk mempermudah mempelajari senyawa hidrokarbon yang begitu banyak, para ahli mengolongkan hidrokarbon berdasarkan susunan atom-atom karbon dalam molekulnya.

Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang paling sederhana. Dari namanya, senyawa hidrokarbon adalah senyawa karbon yang hanya tersusun dari atom hidrogen dan atom karbon. Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita temui senyawa hidrokarbon, misalnya minyak tanah, bensin, gas alam, plastik dan lain-lain.

Sampai saat ini telah dikenal lebih dari 2 juta senyawa hidrokarbon. Untuk mempermudah mempelajari senyawa hidrokarbon yang begitu banyak, para ahli mengolongkan hidrokarbon berdasarkan susunan atom-atom karbon dalam molekulnya.

Berdasarkan susunan atom karbon dalam molekulnya, senyawa karbon terbagi dalam 2 golongan besar, yaitu senyawa alifatik dan senyawa siklik. Senyawa hidrokarbon alifatik adalah senyawa karbon yang rantai C nya terbuka dan rantai C itu memungkinkan bercabang. Berdasarkan jumlah ikatannya, senyawa hidrokarbon alifatik terbagi menjadi senyawa alifatik jenuh dan tidak jenuh.

Senyawa alifatik jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya hanya berisi ikatan-ikatan tunggal saja. Golongan ini dinamakan alkana. Senyawa alifatik tak jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya terdapat ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Jika memiliki rangkap dua dinamakan alkena dan memiliki rangkap tiga dinamakan alkuna. Senyawa

232 Kimia Dasar

hidrokarbon siklik adalah senyawa karbon yang rantai C nya melingkar dan lingkaran itu mungkin juga mengikat rantai samping. Golongan ini terbagi lagi menjadi senyawa alisiklik dan aromatik. Senyawa alisiklik yaitu senyawa karbon alifatik yang membentuk rantai tertutup. Senyawa aromatik yaitu senyawa karbon yang terdiri dari 6 atom C yang membentuk rantai benzena.

I. LatIHan

1. Buatlah struktur dari senyawa berikut:

a. 2,3-dimetil butana

b. 2,2,3-trimetil pentana

c. 3-etil-2,2,4,6-tetrametil oktana

2. Buatlah struktur senyawa dari 3-etil-2,2,4-trimetil heptana, kemudian tetntukan dan tunjukkan atom karbon primer, skunder, tersier dan kuartener dari senyawa tersebut.

3. Buatlah struktur dari senyawa berikut :

a. 2-pentena

b. 3,4,4-trimetil-1-pentena

c. 3-isopropil-1-pentena

4. Tuliskan struktur dari senyawa :

a. 3-metil-1-butuna

b. 4,5-dimetil-2-heksuna

c. 3-metil-1-butuna

5. Jelaskan bagaimana terjadinya :

a. Reaksi substitusi

b. Reaksi adisi

c. Reaksi eliminasi


6. Jelaskan cara membedakan alkena dengan sikloalkana

7. Ada suatu senyawa mempunyai rumus molekul sama, yaitu C4H14O. Tentukan kedua senyawa tersebut! Bagaimana cara membedakannya?


bab IX

kaRboHIDRat, PRoteIn,

Dan Lemak

a. PeRanan kaRboHIDaRat, PRoten, Dan Lemak

Setiap mahluk hidup baik itu manusia maupun hewan membutuhkan energi untuk dapat melaksanakan aktiitasnya dalam kehidupan sehari-hari. Khususnya manusia, ada tiga komponen penting penghasil energi yang sangat di butuhkan yaitu karbohidrat, lemak, dan protein. Energi yang diperlukan ini diperoleh dari bahan makanan yang kita makan. Pada umumnya bahan makanan yang kita makan mngandung tiga kelompok utama senyawa kimia, yaitu karbohidrat, protein, dan lemak atau lipid.

Dalam kehidupan sehari-hari bahan makanan pokok yang biasa kita makan adalah beras, jagung, sagu, dan singkong. Bahan makanan tersebut berasal dari tumbuhan dan senyawa yang terkandung di dalamnya sebagian besar adalah karbohidrat yang trdapat sebagai amilum atau pati. Karbohidrat ini tidak hanya terdapat sebagai pati saja, tetapi terdapat pula sebagai gula misalnya dalam buah-buahan, dalam madu lebah dan lain-lainnya. Protein dan lemak relatif tidak begitu banyak terdapat dalam makanan kita bila dibandingkan dengan karbohidrat.

236 Kimia Dasar

Karbohidrat sebagai zat gizi merupakan nama kelompok zat-zat organik yang mempunyai struktur molekul yang berbeda-beda, meski terdapat persamaan-persamaan dari sudut kimia dan fungsinya. Karbohidrat mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan, misalnya rasa, warna, tekstur, dan lain-lain. Karbohidrat yang terasa manis disebut gula (sakar). Dari beberapa golongan karbohidrat, ada yang sebagai penghasil serat-serat yang sangat bermanfaat sebagai diet (dietary iber) yang berguna bagi pencernaan manusia.

Dalam kehidupan protein mempunyai peranan yang penting pula. Proses kimia dalam tubuh dapat berlangsung dengan baik karena adanya enzim, suatu rotein yang berperan sebagai biokatalis. Disamping itu, hemoglobin dalam butir-butir darah merah (eritrosit) yang berfungsi sebagai pengangkut oksigen dari paru-paru ke seluruh bagian tubuh adalah salah satu jenis protein. Demikian pula zat-zat yang berperan untuk melawan bakteri penyakit yang disebut dengan antigen, juga suatu protein.

Molekul protein mengandung unsur-unsur C, H, O, dan unsur-unsur khusus yang terdapat di dalam protein dan tidak terdapat di dalam molekul karbohidrat dan lemak ialah nitrogen (N). Bahkan dalam analisa bahan makanan dianggap bahwa semua N berasal protein, suatu hal yang tidak benar. Unsur nitrogen ini di dalam makanan mungkin berasal pula dari ikatan organik lain yang bukan jenis protein, misalnya urea dan berbagai ikatan amino, yang terdapat dalam jaringan tumbuhan68.

Lemak adalah sekelompok ikatan organik yang terdiri atas unsur-unsur Carbon (C), Hidrogen (H) dan Oksigen (O), yang mempunyai sifat dapat larut dalam zat-zat pelarut tertentu

68Krisno, Agus. Dasar-dasar Ilmu Gizi. Universitas Muhammadiyah Malang. (Malang: UM,2002).


(zat pelarut lemak), seperti ether. Lemak yang mempunyai titik lebur tinggi bersifat padat pada suhu kamar, sedangkan yang mempunyai titik lebur rendah, bersifat cair. Lemak yang padat pada suhu kamar disebut lemak gaji, sedangkan yang cair pada suhu kamar disebut minyak.

b. kaRboHIDRat

Karbohidrat adalah polihidroksildehida dan keton polihidroksil atau turunannya. selain itu, ia juga disusun oleh dua sampai delapan monosakarida yang dirujuk sebagai oligosakarida. Karbohidrat mempunyai rumus umum Cn(H2O)n. Rumus itu membuat para ahli kimia zaman dahulu menganggap karbohidrat adalah hidrat dari karbon. Pada umumnya karbohidrat merupakan zat padat berwarna putih yang sukar larut dalam pelarut organik tetapi larut dalam air (kecuali beberapa polisakarida).

Selain itu, karbohidrat atau hidrat arang adalah suatu zat gizi yang fungsi utamanya sebagai penghasil energi, dimana setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Di negara sedang berkembang karbohidrat dikonsumsi sekitar 70-80% dari total kalori, bahkan pada daerah-daerah miskin bisa mencapai 90%. Sedangkan pada negara maju karbohidrat dikonsumsi hanya sekitar 40-60%. Hal ini disebabkan sumber bahan makanan yang mengandung karbohidrat lebih murah harganya dibandingkan sumber bahan makanan kaya lemak maupun protein.

Karbohidrat banyak ditemukan pada serealia (beras, gandum, jagung, kentang dan sebagainya), serta pada biji-bijian yang tersebar luas di alam. Sebagaimana Allah berirman dalam Al-Quran yang artinya: Dialah yang menjadikan bumi sebagai hamparan bagimu dan langit sebagai atap, dan Dia menurunkan air hujan dari langit, lalu Dia menghasilkan dengan hujan itu segala buah – buahan sebagai rezeki bagimu, karena itu janganlah kamu mengadakan sekutu – sekutu bagi Allah, padahal kamu mengatahui. Dalam surat Yasin ayat

238 Kimia Dasar

33 Allah berirman: Dan suatu tanda (kebesaran Allah) bagi mereka adalah bumi yang mati (tandus). Kami hidupkan bumi itu dan Kami keluarkan darinya biji-bijian,maka dari biji-bijian itu mereka makan. “Dia menumbuhkan bagi kamu dengan air hujan itu tanaman-tanaman; zaitun, korma, anggur, dan segala macam buah-buahan. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar adalah tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kamu yang memikirkan” (An-nahl, 11).

Dari ayat di atas telah membuka lebar mata dan ikiran kita bahwa Allah telah menciptakan atau menjadikan bumi sebagai pijakan atau tempat tumbuhnya berbagai macam kebutuhan bagi makhluk hidup baik manusia, maupun hewan. Yang salah satunya adalah buah – buahan, karena buah – buahan diciptakan oleh Allah karena mempunyai manfaat yang besar bagi umat manusia, begitu juga dengan sayur – sayuran. Tetapi meskipun demikian manusia tetap tidak boleh melampaui batas. Karena Allah telah berirman dalam Al- Qur’an Surat Al – A’ raf ayat 31, yang berbunyi: ” makan dan minumlah, dan janganlah berlebih – lebihan. Sesungguhnya Allah tidak menyukai orang – orang yang berlebih – lebihan “.

Secara umum deinisi karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom Karbon, Hidrogen dan Oksigen, dan pada umumnya unsur Hidrogen dan oksigen dalam komposisi menghasilkan H2O. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan.

Sumber karbohidrat nabati dalam glikogen bentuk glikogen, hanya dijumpai pada otot dan hati dan karbohidrat dalam bentuk laktosa hanya dijumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan, karbohidrat di bentuk dari basil reaksi CO2 dan H2O melalui proses foto sintese di dalam sel-sel tumbuh-tumbuhan yang mengandung hijau daun (kloroil).


Matahari merupakan sumber dari seluruh kehidupan, tanpa matahari tanda-tanda dari kehidupan tidak akan dijumpai. Reaksi fotosintese sinar matahari :

6 CO2 + 6 H2O C6 H12 O6 + 6 O2

Pada proses fotosintesis, kloroil pada tumbuh-tumbuhan akan menyerap dan menggunakan enersi matahari untuk membentuk karbohidrat dengan bahan utama CO2 dari udara dan air (H2O) yang berasal dari tanah. Energi kimia yang terbentuk akan disimpan di dalam daun, batang, umbi, buah dan biji-bijian.

1. Fungsikarbohidratdidalamtubuh

a. Adapun fungsi utamanya sebagai sumber energi (1 gram karbohidrat menghasilkan 4 kalori) bagi kebutuhan sel-sel jaringan tubuh. Sebagian dari karbohidrat diubah langsung menjadi enersi untuk aktiitas tubuh, dan sebagian lagi disimpan dalam bentuk glikogen di hati dan di otot. Ada beberapa jaringan tubuh seperti sistem syaraf dan eritrosit, hanya dapat menggunakan enersi yang berasal dari karbohidrat saja.

b. Melindungi protein agar tidak dibakar sebagai penghasil energi.

c. Kebutuhan tubuh akan enersi merupakan prioritas pertama; bila karbohidrat yang di konsumsi tidak mencukupi untuk kebutuhan enersi tubuh dan jika tidak cukup terdapat lemak di dalam makanan atau cadangan lemak yang disimpan di dalam tubuh, maka protein akan menggantikan fungsi karbohidrat sebagai penghasil enersi. Dengan demikian protein akan meninggalkan fungsi utamanya

d. Membantu metabolisme lemak dan protein dengan demikian dapat mencegah terjadinya ketosis dan

240 Kimia Dasar

pemecahan protein yang berlebihan.

e. Di dalam hepar berfungsi untuk detoksiikasi zat-zat toksik tertentu.

f. Beberapa jenis karbohidrat mempunyai fungsi khusus di dalam tubuh. Laktosa rnisalnya berfungsi membantu penyerapan kalsium. Ribosa merupakan merupakan komponen yang penting dalam asam nukleat.

g. Selain itu beberapa golongan karbohidrat yang tidak dapat dicerna, mengandung serat (dietary iber) berguna untuk pencernaan, memperlancar defekasi.

2. PenggolonganKarohidrat

Berbagai senyawa yang termasuk kelompok karbohidrat molekul yang berbeda-beda ukurannya, yaitu dari senyawa yang sederhana yang mempunya berat molekul 90 hingga yang mempunyai berat molekul 500.000 bahkan lebih. Berbagai senyawa itu dibagi dalam tiga golongan, yaitu golongan monosakarida, oligosakarida, dan polisakarida69.

a. MonosakaridaMonosakarida adalah karbohidrat yang sederhana, dalam

arti molekulnya hanya terdiri atas beberapa atom karbon saja dan tidak dapat diuraikan dengan cara hidrolisis dalam kondisi lunak menjadi karbohidrat lain. Monosakarida yang paling sederhana ialah gliseraldehida dan dihidroksiaseton.

Macam-macam contoh monosakarida adalah :

1) GlukosaGlukosa adalah suatu aldoheksosa dan erring disebut

dekstrosa karena mempunyai sifat dapat memutar cahaya terpolarisasi kea rah kanan. Di alam glukosa terdapat pada buah-buahan dan madu lebah. Terkadang orang menyebutnya

69Syukri,S. Kimia Dasar Jilid II, (ITB:Bandung, 1999).


gula anggur ataupun dekstrosa. Banyak dijumpai di alam, terutama pada buah-buahan, sayur-sayuran, madu, sirup jagung dan tetes tebu. Di dalam tubuh glukosa didapat dari hasil akhir pencemaan amilum, sukrosa, maltosa dan laktosa. Glukosa dijumpai di dalam aliran darah (disebut Kadar Gula Darah) dan berfungsi sebagai penyedia energi bagi seluruh sel-sel dan jaringan tubuh. Pada keadaan isiologis Kadar Gula Darah sekitar 80-120 mg %. Kadar gula darah dapat meningkat melebihi normal disebut hiperglikemia, keadaan ini dijumpai pada penderita Diabetes Mellitus.

2) Fruktosa

Fruktosa adalah suatu ketohektosa yang mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kiri dan karenya disebut levulosa. Fruktisa mempunyai rasa manis lebih dari gluosa, juga lebih manis dari pada gula tebu atau sukrosa. Disebut juga gula buah ataupun levulosa. Merupakan jenis sakarida yang paling manis, banyak dijjumpai pada mahkota bunga, madu dan hasil hidrolisa dari gula tebu. Di dalam tubuh fruktosa didapat dari hasil pemecahan sukrosa.

3) GalaktosaGalaktosa jarang terdapat bebas di alam, biasanya berikatan

dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis daripada glukosa dan kurang larut dalam air.

4) PentosaBeberapa pentosa yang penting adalah arabinosa, xilosa,

ribose dan 2-deoksiribosa. Keempat pentose ini terdapat dalam keadaan bebas di alam. Arabinosa diperoleh dari gom arab dengan jalan hidrolisis, sedangkan xilosa diperoleh dari proses hidrolisis terhadap jerami atau kayu.

242 Kimia Dasar

b. OligosakaridaSenyawa yang termasuk oligosakarida mempunyai

molekul yang terdiri atas beberapa molekul monosakarida. Dua molekul monosakarida yang berikatan satu dengan yang lain membentuk satu molekul disakarida.

Contoh Oligosakarida yaitu :

1) SukrosaSukrosa berasal dari tebu,bit dan tumbuhan, misalnya

dalam buah nanas dan dalam wortel Adalah gula yang kita pergunakan sehari-hari, sehingga lebih sering disebut gula meja (table sugar) atau gula pasir dan disebut juga gula invert. Mempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa.

2) LaktosaMempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang terdiri

dari satu molekul glukosa dan satu molekul galaktosa, dan laktosa kurang larut di dalam air. Adapun sumbernya hanya terdapat pada susu sehingga disebut juga gula susu.susu sapi 4-5% dan asi 4-7%. Laktosa dapat menimbulkan intolerance (laktosa intolerance) disebabkan kekurangan enzim laktase sehingga kemampuan untuk mencema laktosa berkurang. Kelainan ini dapat dijumpai pada bayi, anak dan orang dewasa, baik untuk sementara maupun secara menetap. Gejala yang sering dijumpai adalah diare, gembung, latus dan kejang perut. Deisiensi laktase pada bayi dapat menyebabkan gangguan pertumbuhan, karena bayi sering diare. Terapi diit dengan pemberian formula rendah laktosa seperti LLM, Almiron, Isomil, Prosobee dan Nutramigen, dan AI 110 bebas Laktosa. Formula rendah laktosa tidak boleh diberikan terlalu lama (maksimum tiga bulan), karena laktosa diperlukan untuk pertumbu ban sel-sel otak.


Hidrolisis laktosa menghasilkan D-galaktosa dan D-glukosa,karena laktosa adalah suatu disakarida. Ikatan galaktosa dan glukosa terjadi antara atom karbon nomor 1 pada galaktosa dan atom karbon nomor 4 pada glukosa. Oleh karenanya molekul laktosa masih mempunyai gugus -OH gkikosidik, dengan demikian laktosa mempunyai sifat mereduksi dan mutarotasi

3) MaltoseMaltose adalah suatu disakarida yang terbentuk dari

dua molekul glukosa. Maltose mudah larut dalam air dan mempunyai rasa lebih manias daripada laktosa, tetapi kurang manis daripada sukrosa Mempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang terdiri dari dua molekul glukosa. Di dalam tubuh maltosa didapat dari hasil pemecahan amilum, lebih mudah dicema dan rasanya lebih enak dan nikmat. Dengan Jodium amilum akan berubah menjadi warna biru.Peranan perbandingan amilosa dan amilo pektin terlihat pada serelia; Contohnya beras, semakin kecil kandungan amilosa atau semakin tinggi kandungan amilopektinnya, semakin lekat nasi tersebut.Berdasarkan kandungan amilosanya, beras (nasi) dapat dibagi menjadi 4 golongan:amilosa tinggi 25-33%, amilosa menengah 20-25%, amilosa rendah 09-20%, dan amilosa sangat rendah < 9%.

4) RainosaRainosa adalah suatu trisakarida yang penting, terdiri atas

tiga molekul monosakarida yang berikatan, yaitu galaktosa-glukosa-fruktosa. Atom karbon 1 pada galaktosa berikatan dengan atom karbon 6 pada glukosa, selanjutnya atom karbon 1 pada glukosa berikatan dengan atom karbon 2 pada fruktosa. Apabila dihidrolisis sempurba, rainosa akan menghasilkan galaktosa, glukosa dan fruktosa.

244 Kimia Dasar

c. PolisakaridaPolisakarida mempunyai molekul besar dan lebih kompleks

daripada mono dan oligosakarida. Molekul polisakarida terdiri atas banyak molekul monosakarida. Polisakarida yang terdiri atas satu macam monosakarida saja disebut homopolisakarida, sedangkan yang mengandung senyawa lain disebut heteropolisakarida. Umumnya polisakarida berupa senyawa berwarna putih dan tidak berbentuk Kristal, tidak mempunyai rasa manis dan tidak mempunyai sifat mereduksi, polisakarida yang dapat larut dalam air akan membentuk larutan koloid. Beberapa polisakarida yang penting di antaranya adalah amilum, glikogen, dekstrin, dan selulosa.

1) Pati / AmilumAmilum terdapat dalam alam tidak larut dalam air dan

memberikan warna biru dengan iodium. Hasil hidrolisis pati/amilum adalah glukosa. Hidrolisis pati akan terjadi pada pemanasan dengan asam encer dimana berturut-turut akan dibentuk amilodeksterin yang memberi warna biru dengan iodium, eritrodekstrin yang memberi warna merah dengan iodium serta berturut-turut akan dibentuk akroodekstrin, maltosa, dan glukosa yang tida memberi warna dengan iodium.

Selain itu, amilum merupakan sumber energi utama bagi orang dewasa di seluruh penduduk dunia, terutama di negara sedang berkembang oleh karena di konsumsi sebagai bahan makanan pokok. Sumber: umbi-umbian,serealia dan biji-bijian merupakan sumber amilum yang berlimpah ruah oleh karena mudah didapat untuk di konsumsi. Jagung, beras dan gandum kandungan amilurnnya lebih dari 70%, sedangkan pada kacang-kacangan sekitar 40%.

Amilum tidak larut di dalam air dingin, tetapi larut di dalam rantai lurus ataupun bercabang. Polisakarida rasanya tawar (tidak manis), tidak seperti monosakarida dan disakarida. Di


dalam Ilmu Gizi ada 3 (tiga) jenis yang ada hubungannya yaitu air panas membentuk cairan yang sangat pekat seperti pasta; peristiwa ini disebut “gelatinisasi”.

d. GlikogenTerdapat pada hewan, molekulnya lebih kecil daripada

amilum. Glikogen tidak mereduksi larutan Benedict dan dengan iodium memberikan warna merah.Glikogen merupakan “pati hewani”, terbentuk dari ikatan 1000 molekul, larut di dalam air (pati nabati tidak larut dalam air) dan bila bereaksi dengan iodium akan menghasilkan warna merah. Glikogen terdapat pada otot hewan, manusia dan ikan. Pada waktu hewan disembelih, terjadi kekejangan (rigor mortis) dan kemudian glikogen dipecah menjadi asam laktat selama post mortum. Sumber banyak terdapat pada kecambah, serealia, susu, syrup jagung (26%).

1) SelulosaHampir 50% karbohidrat yang berasal dari tumbuh-

tumbuhan adalah selulosa, karena selulosa merupakan bagian yang terpenting dari dinding sel tumbuh-tumbuhan. Selulosa tidak dapat dicerna oleh tubuh manusia, oleh karena tidak ada enzim untuk memecah selulosa. Meskipun tidak dapat dicerna, selulosa berfungsi sebagai sumber serat yang dapat memperbesar volume dari faeses, sehingga akan memperlancar defekasi.Dahulu serat digunakan sebagai indeks dalam menilai kualitas makanan, makin tinggi kandungan serat dalam makanan maka nilai gizi makanan tersebut dipandang semakin buruk. Akan tetapi pada dasawarsa terakhir ini, para ahli sepakat bahwa serat merupakan komponen penyusun diet manusia yang sangat penting. Tanpa adanya serat, mengakibatkan terjadinya konstipasi (susah buang air besar).

246 Kimia Dasar

3. UjiKarbohidrat

a. Uji MolischUji Molisch adalah uji umum untuk karbohidrat. Pereaksi

molisch yang terdiri dari -naftol dalam alkohol akan bereaksi dengan furfural tersebut membentuk senyawa kompleks berwarna ungu yang disebabkan oleh daya dehidrasi asam sulfat pekat terhadap karbohidrat. Uji ini bukan uji spesiik untuk karbohidrat, walalupun hasil reaksi yang negatif menunjukkan bahwa larutan yang diperiksa tidak mengandung karbohidrat. Terbentuknya cincin ungu menyatakan reaksi positif.

b. Uji BenedictLarutan tembaga alkalis akan direduksi oleh gula

yang mempunyai gugus aldehid atau keton bebas dengan membentuk kuprooksida yang berwarna. Gula pereduksi beraksi dengan pereaksi menghasilkan endapan merah bata (Cu2O). Pada gula pereduksi terdapat gugus aldehid dan OH laktol. OH laktol adalah OH yang terikat pada atom C pertama yang menentukan karbohidrat sebagai gula pereduksi atau bukan.

c. Uji BarfoedUji ini untuk membedakan monosakarida dan disakarida.

Pada percobaan ini, karbohidrat direduksi pada suasana asam. Disakarida juga akan memberikan hasil positif bila didihkan cukup lama hingga terjadi hidrolisis.

d. Uji SeliwanoffReaksi ini spesiik untuk ketosa. Dasarnya adalah

perubahan fruktosa oleh asam panas menjadi levulinat dan hidroksimetilfurfural yang selanjutnya berkondensasi dengan resorsinol membentuk senyawa berwarna merah.


e. Uji TollensUji ini untuk positif terhadap karbohidrat pentosa yang

membedakannya dengan heksosa.

f. Hidrolisis SukrosaSukrosa adalah karbohidrat golongan disakarida. Hidrolisis

sukrosa ini untuk membuktikan apakah hasil hidrolisis dari sukrosa adalah glukosa dan fruktosa yaitu dengan cara setelah sukrosa dihidrolisis, larutan yang telah dihidrolisis itu dites dengan test benedict untuk membuktikan glukosa dan test seliwanoff untuk membuktikan ada fruktosa.

g. Percobaan glikolisis pada ragiPada manusia dan hewan, hasil akhir glikolisis anaerob

adalah asam laktat, sedangkan pada ragi glikolisis anaerob (peragian gula) menghasilkan etanol. Pada percobaan ini akan dilihat hasil glikolisis anaerob pada ragi yang berupa CO2 dan etanol. Selain itu akan dilihat pula pengaruh inhibitor terhadap glikolisis anaero.

C. LEMAK/LIPIDKata lemak berasal dari bahasa Yunani (Greece) yaitu lipos.

Sedangkan dalam bahasa inggris berarti lipid70. Secara umum lemak merupakan senyawa organik yang tidak larut dalam air tetapi dapat diekstrasi dengan pelarut non polar seperti klorofom, eter dan benzena. Pengertian ini didasarkan dari salah satu kesepakatan Kongres Internasional Kimia Murni dan Terapan (International Congres of Pure and Applied Chemistry) karena sukarnya memberikan deinisi yang jelas tentang lemak. Senyawa-senyawa lemak tidak memiliki rumus struktur yang sama dan sifat kimia serta biologinya juga bervariasi .karena

70Wilbraham, C. Antony dan Matta, S. Michael. Pengantar Kimia Organik dan Hayati.( Bandung. :ITB, 1992).

248 Kimia Dasar

itu dibuat kesepakatan tentang lemak yang didasarkan pada sifat isika lemak seperti diatas.

Salah satu klompok senyawa organik yang terdapat dalam tumbuhan, hewan, atau manusia dan yang sangat berguna bagi kehidupan manusia adalah lipid. Para ahli Biokimia bersepakat bahwa lemak dan senyawa organik yang mempunyai sifat isika seperti lemak, dimasukkan dalam suatu kelompok yang disebut dengan lipid. Adapun sifat isika yang dimaksud adalah: (1) tidak larut dalam air, tetapi larut dalam satu atau lebih dari satu pelarut organik misalnya eter, aseton, kloroform, benzena yang sering juga disebut “pelarut lemak”; (2) ada hubungan dengan asam-asam lemak dan esternya; (3) mempunyai kemungkinan digunakan oleh mahluk hidup.

PenggolonganLipid

Senyawa-senyawa yang termasuk dalam lpid ini terbagi dalam beberapa golongan. Secara umum lipid digolongkan dalam tiga golongan besar yaitu: (1) Lipid sederhana yaitu ester asam lemak dengan berbagai alkohol, contohnya lemak/gliserida dan lilin; (2) lipid gabungan yaitu ester asam lemak yang mempunyai gugus tambahan yaitu fospolipid dan serebrosida; (3) derivat lipid yaitu senyawa yang dihasilkan oleh proses hidrolisis lipid, contonhya asam lemak, gliserol, dan sterol. Disamping itu berdasarkan sifat kimianya, lipid dibagi dalam dua golongan besar yaitu lipid yang disabunkan, yakni dapat dihidrolisis dengan basa, contohnya lemak, dan lipid yang tidak dapat disabunkan, contohnya steroid.

Lemak, disebut juga lipid adalah suatu zat yang kaya akan energi, berfungsi sebagai sumber energi yang utama untuk proses metabolisme tubuh. Lemak yang beredar di dalam tubuh diperoleh dari dua sumber yaitu dari makanan dan hasil produksi organ hati, yang bisa disimpan di dalam sel-sel lemak sebagai cadangan energi.


Dalam bab ini lipid dibagi dalam beberapa golongan berdasarkan kemiripan struktur kimianya, yaitu lemak, kolesterol, trigliserida, fospolipid, dan asam lemak.

1. Lemak

a. StrukturAdapun yang dimaksud lemak disini adalah suatu ester

asam lemak dengan gliserol. Gliserol adalah suatu rihidroksil alkohol yang terdiri atas tiga atom karbon, di mana setiap atom karbonnya memiliki gugus –OH. Satu molekul gliserol dapat mengikat satu, dua atau tiga molekul asam lemak dalam bentuk ester yang disebut monoglserida, digliserida atau trigliserida. Pada lemak, satu molekul gliserol mengikat tiga molekul asam lemak, oleh karena itu, lemak adalah suatu trigliserida.

b. SifatLemak hewan pada umumnya berupa zat padat pada

suhu ruangan sedangkan lemak yang berasal dari tumbuhan berupa zat cair. Lemk yang mempunyai titik lebur tinggi mengandung asam lemak jenuh, sednagkan lemak cair (minyak) mengandung asam lemak tidak jenuh. Lemak hewan dan tumbuhan mempunyai susunan asam lemak yang berbeda –beda. Untuk menentukan derajat ketidakjenuhan asam lemak yang terkandung di dalamnya diukur dengan menggunakan bilangan iodium. Iodium dapat berekasi dengan ikatan rangkap dalam asam lemak. Tiap molekul iodium mengadakan reaksi aidisi pada suatu ikatan rangkap. Oleh karena itu, makin banyak ikatan rangkap, makin banyak pula ikatan iodium yang dapat berekasi.

Pada umumnya lemak apabila dibiarkan lama di udara akan menimbulkan bau dan rasa yang tidak enak. Hal ini disebabkan oleh proses hidrolisis yang menghasilkan asam lemak bebas. Di samping itu juga dapat terjadi proses oksidasi terhadap asam emak tidak jenuh yang hasilnya akan

250 Kimia Dasar

menambah bau dan rasa tidak enak. Oksidasi asam lemak tidak jenuh akan menghasilkan peroksida dan selanjutnya akan terbentuk aldehida. Inilah yang menyebabkan bau dan rasa tidak enak atau tengik. Kelembaban udara, cahaya, suhu tinggi dan adanya bakteri perusak adalah faktor-faktor yang menyebabkan ketengikan lemak.

c. Fungsi LemakFungsi lemak umumnya yaitu sebagai sumber energi,

bahan baku hormon, membantu transport vitamin yang larut lemak, sebagai bahan insulasi terhadap perubahan suhu, serta pelindung organ-organ tubuh bagian dalam. Sebuah penelitian pernah melaporkan bahwa hewan-hewan percobaan yang tidak mendapatkan jumlah lemak yang cukup dalam makanannya akan mengalami hambatan pertumbuhan, bahkan ada yang berhenti tumbuh dan akhirnya mati. Dalam saluran pencernaan, lemak dan minyak akan lebih lama berada di dalam lambung dibandingkan dengan karbohidrat dan protein, demikian juga proses penyerapan lemak yang lebih lambat dibandingkan unsur lainnya. Oleh karena itu, makanan yang mengandung lemak mampu memberikan rasa kenyang yang lebih lama dibandingkan makanan yang kurang atau tidak mengandung lemak. Salah satu fungsi lemak memang untuk mensuplai sejumlah energi, dimana satu gram lemak mengandung 9 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya mengandung 4 kalori. Fungsi lain dari lemak adalah untuk membantu absorbsi vitamin yang larut dalam lemak. Selain itu, lemak juga merupakan sumber asam-asam lemak esensial yang tidak dapat dihasilkan tubuh dan harus disuplai dari makanan. Lemak tubuh dalam jaringan lemak ( jaringan adipose) mempunyai fungsi sebagai insulator untuk membantu tubuh mempertahankan temperaturnya, sedangkan pada wanita dapat memberikan kontur khas feminim seperti jaringan lemak di bagian bokong dan dada. Selain itu, lemak tubuh dalam jaringan lemak juga berperan sebagai bantalan


yang melindungi organ-organ seperti bola mata, ginjal dan organ lainnya.

d. TrigliseridaSebagian besar lemak dan minyak di alam terdiri atas

98-99% trigliserida. Trigliserida adalah suatu ester gliserol. Trigliserida terbentuk dari 3 asam lemak dan gliserol. Apabila terdapat satu asam lemak dalam ikatan dengan gliserol maka dinamakan monogliserida. Fungsi utama Trigliserida adalah sebagai zat energi.

2. Kolesterol

Kolesterol adalah jenis lemak yang paling dikenal oleh masyarakat. Kolesterol merupakan komponen utama pada struktur selaput sel dan merupakan komponen utama sel otak dan saraf. Kolesterol merupakan bahan perantara untuk pembentukan sejumlah komponen penting seperti vitamin D (untuk membentuk & mempertahankan tulang yang sehat), hormon seks (contohnya Estrogen & Testosteron) dan asam empedu (untuk fungsi pencernaan ). Pembentukan kolesterol di dalam tubuh terutama terjadi di hati (50% total sintesis) dan sisanya di usus, kulit, dan semua jaringan yang mempunyai sel-sel berinti. Jenis-jenis makanan yang banyak mengandung kolesterol antara lain daging (sapi maupun unggas), ikan dan produk susu. Makanan yang berasal dari daging hewan biasanya banyak mengandung kolesterol, tetapi makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan tidak mengandung kolesterol.

3. LipidPlasma

Pada umumnya lemak tidak larut dalam air, yang berarti juga tidak larut dalam plasma darah. Agar lemak dapat diangkut ke dalam peredaran darah, maka lemak tersebut harus dibuat larut dengan cara mengikatkannya pada protein yang larut dalam air. Ikatan antara lemak (kolesterol, trigliserida, dan

252 Kimia Dasar

fosfolipid) dengan protein ini disebut Lipoprotein (dari kata Lipo=lemak, dan protein). Ada beberapa jenis lipoprotein, antara lain; Kilomikron, VLDL (Very Low Density Lipoprotein), IDL (Intermediate Density Lipoprotein), LDL (Low Density Lipoprotein), dan HDL (High Density Lipoprotein)

4. AsamLemak

a. StrukturAsam lemak adalah asam organik yang terdapat sebagai

ester rigliserida atau lemak, baik yang berasal dari hewan ataupun dari tumbuhan. Asam ini adalah asam karboksilat dengan yang mempunyai ranatai karbon panjang dengan rumus umum R-COOH, di mana R adalah rantai karbon yang jenuh (tidak mengandung ikatan rangkap) atau rantai karbon tidak jenuh (mengandung ikatan rangkap) dan pada umumnya asam lemak mempunyai jumlah atom karbon genap.

b. Penggolongan Asam LemakMenurut ada atau tidaknya ikatan rangkap yang terkandung

dalam asam lemak, maka asam lemak dapat digolongkan menjadi asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh.

(1). Asam lemak jenuh (Tidak Mengandung Ikatan Rangkap), saturated Fatty Acid (SFA)

Asam lemak jenuh merupakan asam lemak yang mempunyai ikatan tunggal atom karbon (C), di mana masing-masing atom C ini akan berikatan dengan atom H, contohnya adalah: asam butirat(C

4),asam kaproat(C

6),asam kaprotat(C

8)

dan asam kaprat(C10

). Umumnya sampai denagan asam kaprat(C

10) ini bersifat cair dan mulai asam laurat sampai asam

lignoserat bersifat padat.

Tabel 9.1 Macam-macam Asam Lemak Jenuh dan sumbernya


Macam Asam Lemak Jenuh

Sumbernya panjang rantai

sifat isik

Asam laurat Minyak kelapa C12

padat

Asam miristat Minyak nabati C14

padat

Asam palmitat Minyak nabati dan hewani C16

padat

Asam strearat Minyak nabati dan hewani C18

padat

Asam arakhida Minyak kacang C20

padat

Asam behenat Minyak kacang C22

padat

Asam lignoserat Minyak kacang C24

padat

Asam butirat Lemak buter C4

cair

Asam kaproat Lemak buter dan kelapa C6

cair

Asam kaprilat Minyak kelapa dan buter C8

cair

Asam kaprat Minyak salam C10

cair

(2). Asam Lemak tidak Jenuh (mengandung ikatan rangkap)

Asam lemak tidak jenuh tunggal merupakan asam lemak yang selalu mengandung 1 ikatan rangkap 2 ataom C dengan kehilangn paling sedikit 2 atom H.Contohnya Asam burat, Asam palmitoleat(C

12), dan Asam oleat(C

18) umumnya banyak

terdapat pada lemak nabati atau hewani.

Tabel 9.2 Macam Asam Lemak yang Tergolong MUFA dan Sumbernya.

Macamnya Sumber Panjangrantai

Sifatisik

Asam palmitoleat

-lemak nabati-lemak hewani

C16

Cair

254 Kimia Dasar

Asam oleat -lemak nabati-lemak hewani-75% minyak live-30% lemak babi- 40% lemak sapi dan domba

C18

Cair

(3). Asam Lemak Tak Jenuh Poli (PUFA,Poly Unsaturated Fatty Acid)

Asam lemak tak jenuh dengan ikatan rangkap banyak merpakan asam lemak yang mengandung lebih dari 1 ikatan rangkap.Asam lemak ini akan kehilangan paling sedikit 4 atom H, contohnya asam lemak linoleat dll.

Tabel 9.3 Macam Asam Lemak yang Tergolong PUFA dan Sumbernya

MACAMNYA SUMBER PANJANG RANTAI

SIFAT FISIK

Asam linoleat -10% dalam adpokad-20%-30% dalam kacang atau lemak ayam-50%-60% dalam minyak jagung-70% dalam minyak kapas

C18

CAIR

Asam eleostearat

- lemak sapi,lemak ayam dan lemak nabati

C18

CAIR

-20% dalam hati,lemak babi-7% dalam kacang kedelai

C18

CAIR

Asam arakhidonat

-lemak hewani-Minyak kacang tanah

C20

CAIR

D. PRoteIn

Kata protein berasal dari protos atau proteos yang berarti pertama atau utama. Protein merupakan komponen penting


atau komponen utama sel hewan dan manusia. Oleh karena sel itu pembentuk merupakamn pembentuk tubuh kita, maka protein yang terdapat dalam makanan berfungsi sebagai zat utama dalam pembentukan dan pertumbuhan tubuh.

Protein adalah bagian dari semua sel hidup dan merupakan bagian terbesar tubuh sesudah air. Seperlima bagian tubuh protein, separuhnya ada di dalam otot, seperlima di dalam tulang dan tulang rawan, sepersepuluh didalam kulit, dan selebihnya didalam jaringan lain, dan cairan tubuh. Semua enzim, berbagai hormon, pengangkut zat-zat gizi dan darah, matriks intra seluler dan sebagainya adalah protein. Disamping itu asam amino yang membentuk protein bertindak sebagai prekursor sebagian besar koenzim, hormon, asam nukleat, dan molekul-molekul yang essensial untuk kehidupan. Protein mempunyai fungsi khas yang tidak dapat digantika oleh zat gizi lain, yaitu membangun serta memelihara sel-sel dan jaringan tubuh.

Protein yang dibentuk dengan hanya menggunakan satu polipeptida dinamakan sebagai protein monomerik dan yang dibentuk oleh beberapa polipeptida contohnya hemoglobin pula dikenali sebagai protein multimerik. Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof ).

Protein ditemukan oleh Jons Jakob Berzelius pada tahun 1838. Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan

256 Kimia Dasar

ribosoma. Sampai tahap ini, protein masih “mentah”, hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.

Dalam kehidupan protein memegang peranan yang penting, proses kimia dalam tubuh dapat berlangsung dengan baik karena adanya enzim yang berfungsi sebagai biokatalis. Disamping itu hemoglobin dalam butir-butir darah merah atau eritrosit yang berfungsi sebagai pengangkut oksigen dari paru-paru keseluruh bagian tubuh, adalah salah satu jenis protein. Demikian pula zat-zat yang berperan untuk melawan bakteri penyakit atau disebut antigen, juga suatu protein.

1. SumberProtein

Protein dari makanan yang kita konsumsi sehari-hari dapat berasal dari hewani maupun nabati. Protein yang berasal dari hewani seperti daging, ikan, ayam, telur, susu, dan lain-lain disebut protein hewani, sedangkan protein yang berasal dari tumbuh-tumbuhan seperti kacang-kacangan, tempe, dan tahu disebut protein nabati. Dahulu, protein hewani dianggap berkualitas lebih tinggi daripada menu seimbang protein nabati, karena mengandung asam-asam amino yang lebih komplit. Tetapi hasil penelitian akhir-akhir ini membuktikan bahwa kualitas protein nabati dapat setinggi kualitas protein hewani, asalkan makanan sehari-hari beraneka ragam. Protein dibutuhkan untuk pertumbuhan, perkembangan, pembentukan otot, pembentukan sel-sel darah merah, pertahanan tubuh terhadap penyakit, enzim dan hormon, dan sintesa jaringan-jaringan badan lainnya. Protein dicerna menjadi asam-asam amino, yang kemudian dibentuk protein tubuh di dalam otot dan jaringan lain. Protein dapat berfungsi sebagai sumber energi apabila karbohidrat yang dikonsumsi tidak mencukupi seperti pada waktu berdiet ketat atau pada


waktu latihan isik intensif. Sebaiknya, kurang lebih 15% dari total kalori yang dikonsumsi berasal dari protein.

Tabel 9.4 Kandungan asam amino dalam beberapa makanan.

Bahan Makanan Lisin (%) Methionin (%)

Tepung ikan 4,51 1,63

Bungkil kedele 2,69 0,62

Jagung 0,26 0,18

Dedak padi 0,59 0,26

Sumber NRC (1994)

Tabel 9.5 Koefesien kecernaan murni asam amino (%)

Bahan makanan

Lisin Metionin Cystine Arginin Threonin

Jagung 81 91 85 89 84

Bungkil kedele 91 92 82 92 88

Dedak padi 75 78 68 87 70

Barley 78 79 81 85 77

Tepung ikan (60-63%)

88 92 73 92 89

Tepung daging (50-54%)

79 85 58 85 79

Tepung bulu 66 76 59 83 73

Tepung darah 86 91 76 87 87

Sumber NRC (1994) diukur dengan caecectomised

2. FungsiProtein

a. Sebagai enzimHampir semua reaksi biologis dipercepat atau dibantu

oleh senyawa mikro molekul spesiik;dari reaksi yang sangat

258 Kimia Dasar

sederhana seperti reaksi transportasi karbon dioksida sampai yang sangat rumit seperti replikasi kromosom.Hampir semua enzim menunjukan daya katalisatik yang luar biasa dan biasanya mempercepat reaksi

b. Alat pengangkut dan alat penyimpanBanyak molekul dengan berat molekul kecil serta beberapa

ion dapat diangkut atau dipindahkan oleh protein-protein tertentu.

c. Pengatur pergerakanProtein merupakan komponen utama daging, gerakan

otot terjadi karena adanya dua molekul protein yang berperan yaitu aktin dan myosin

d. Penunjang mekanisKekuatan dan daya tahan robek kulit dan tulang disebabkan

adanya kalogen,suatu protein berbentuk bulat panjang dan mudah membentuk serabut.

e. Pengendalian pertumbuhanProtein ini bekerja sebagai reseptor yang dapat

mempengaruhi fungsi-fungsi DNA yang mengatur sifat dan karakter bahan

f. Media perambatan implus syarafProtein yang mempunyai fungsi ini biasanya berupa

reseptor, dll.

Sabda Rosul: “Berobatlah kamu sekalian (bila sakit) karena sesungguhnya Allah Ta’ala tidak mendatangkan suatu penyakit kecuali mendatangkan pula obatnya, kecuali satu penyakit yaitu penyakit tua”. rasulullah pun menjelaskan dalam sandanya sebagai berikut: “Berpuasalah kamu, niscaya kamu menjadi sehat.” (HR abu Hurairah).


3. StrukturMolekulProtein

Gambar 9.1 Struktur Molekul Protein

Protein adalah makromolekul yang unik sekaligus memiliki struktur yang kompleks. Meskipun protein hanya tersusun atas asam amino yang ada 20 jenis saja, namun untuk dapat berfungsi, ia akan melipat-lipat dan membentuk suatu struktur tertentu yang sangat presisi sekaligus sulit diprediksi hingga saat ini. Karena strukturnya yang unik dan presisi itulah maka protein memiliki fungsi yang spesiik yang berbeda satu dengan lainnya. Struktur protein memiliki tingkatan, kita akan melihat bagaimana asam amino sebagai monomer penyusun protein tersusun sehinggamembentuk struktur protein.

260 Kimia Dasar

4. BagaimanaProteinTerbentuk?

Kita mulai dari asam amino, nama resminya adalah asam 2-amino karboksilat atau asam -amino karboksilat71. Secara umum memiliki struktur sebagai berikut:

Gambar 9.2 Molekul Asam Amino

Dimana R adalah gugus samping mulai dari yang paling sederhana –H (glycine | gly) hingga yang memiliki gugus samping siklik seperti tryptophan (trp). Gambar di bawah ini adalah struktur dari 20 jenis asam amino penyusun protein. Gugus R ada yang bersifat netral, bermuatan positif, negatif, ada yang hidroilik dan hidrofobik.

71Wilbraham, C. Antony dan Matta, S. Michael. Pengantar Kimia Organik

dan Hayati. (Bandung. ITB:1992).


Gambar 9.3 Struktur 20 asam amino penyusun protein

Asam amino (selanjutnya disebut AA saja) dapat membentuk rantai karena gugus amino (–NH2) suatu AA dapat bereaksi dengan gugus karboksilat (–COOH) pada AA lainnya. Molekul rantai yang terbentuk dinamakan peptida, jika rantainya relatif pendek (<10 AA) biasa disebut oligopeptida, jika rantainya panjang disebut polipeptida atau protein (sekitar 50 – 2000

262 Kimia Dasar

residu AA). Ikatan yang terbentuk antar AA dinamakan ikatan peptida.

Gambar 9.4 Reaksi Pembentukan Ikatan Peptida

Karena reaksi pembentukan peptida membebaskan 1 molekul air, maka jumlah AA penyusun polipeptida disebut residu. Berdasarkan konvensi, penyebutan urutan AA dimulai dari AA yang memiliki gugus –NH2 (disebut N terminal) hingga yang memiliki gugus –COOH bebas (C terminal). Rantai peptida biasa disebut “backbone” alias tulang punggung sedangkan gugus R biasa disebut gugus samping.

Gambar 9.5 Struktur Molekul Polipeptida


a. Struktur Primer

Gambar 9.6 Struktur Primer Protein

Secara sederhana, struktur primer protein adalah urutan asam amino penyusun protein yang disebutkan dari kiri (N-terminal) ke kanan (C-terminal). AA bisa ditulis dalam singkatan 3 huruf atau 1 huruf. Jadi untuk gambar di atas bisa ditulis seperti ini:

Gly-Pro-Thr-Gly-Thr-Gly-Glu-Ser-Lys-Cys-Pro-Leu-Met-Val-Lys-Val-Leu-Asp-Ala-Val-Arg-Gly-Ser-Pro-Ala atau GPTGTGESKCPLMVKVLNAVRGSPA Cara penulisan yang terakhir (kode 1 huruf ) lebih banyak digunakan karena lebih praktis. Struktur primer terbentuk karena ikatan peptida antar AA selama proses biosintesis protein atau translasi. Urutan asam amino dapat ditentukan dengan metode Degradasi Edman atau Tandem Mass Spectrophotometry. Atau bisa juga dari hasil translasi in silico gen pengkode protein tersebut.

b. Struktur SekunderPada bagian tertentu dari protein, terdapat susunan AA

yang membentuk suatu struktur yang reguler dengan sudut-

264 Kimia Dasar

sudut geometri tertentu. Ada dua struktur sekunder utama yaitu alfa-helix dan beta-sheet. Struktur ini terjadi akibat adanya ikatan hidrogen antar AA.

Gambar 9.7 Struktur Sekunder Protein

Pada gambar sebelah kiri, terlihat bahwa struktur alfa-helix terbentuk oleh ‘backbone‘ ikatan peptida yang membentuk spiral dimana jika dilihat tegak lurus dari atas, arah putarannya adalah searah jarum jam menjauhi pengamat (dinamakan alfa). Satu putaran terdiri atas 3.6 residu asam amino dan struktur ini terbentuk karena adanya ikatan hidrogen antara atom O pada gugus CO dengan atom H pada gugus NH (ditandai dengan garis warna oranye). Seperti halnya alfa-helix, struktur beta-sheet juga terbentuk karena adanya ikatan hidrogen, namun seperti terlihat pada gambar sebelah kanan, ikatan hidrogen terjadi antara dua bagian rantai yang pararel sehingga membentuk lembaran yang berlipat-lipat. Tidak semua bagian protein membentuk struktur alfa-helix dan beta-sheet, pada bagian tertentu mereke tidak membentuk struktur yang reguler.

c. Struktur Tersier


Gambar 9.8 Struktur Tersier Protein Dihydrofolatreductase

Struktur tersier adalah menjelaskan bagaimana seluruh rantai polipeptida melipat sendiri sehingga membentuk struktur 3 dimensi. Pelipatan ini dipengaruhi oleh interaksi antar gugus samping (R) satu sama lain. Ada beberapa interaksi yang terlibat yaitu:

d. Interiaksi ionikTerjadi antara gugus samping yang bermuatan positif

(memiliki gugus –NH2 tambahan) dan gugus negatif (–COOH tambahan).

Gambar 9.8 Ikatan Ionik

266 Kimia Dasar

e. Ikatan hidrogenJika pada struktur sekunder ikatan hidrogen terjadi pada

‘backbone‘, maka ikatan hidrogen yang terjadi antar gugus samping akan membentuk struktur tersier. Karena pada gugus samping bisa banyak terdapat gugus seperti –OH, –COOH, –CONH2 atau –NH2 yang bisa membentuk ikatan hidrogen.

Gambar 9.9 Ikatan hydrogen

f. Gaya Dispersi Van Der WaalsBeberapa asam amino memiliki gugus samping (R)

dengan rantai karbon yang cukup panjang. Nilai dipol yang berluktuatif dari satu gugus samping dapat membentuk ikatan dengan dipol berlawanan pada gugus samping lain72.

Gambar 9.10.Ikatan Van Der Waals

72Sukardjo, katan Kimia,( Yogyakarta:Rineka Cipta,1990)


g. Jembatan Sulida

Gambar 9.11 Jembatan Disulida

Cysteine memiliki gugus samping –SH dimana dapat membentuk ikatan sulida dengan –SH pada cystein lainnya, ikatan ini berupa ikatan kovalen sehingga lebih kuat dibanding ikatan-ikatan lain yang sudah disebutkan di atas.

h. Struktur QuartenerProtein atau polipeptida yang sudah memiliki struktur

tersier dapat saling berinteraksi dan bergabung menjadi suatu multimer. Protein pembentuk multimer dinamakan subunit. Jika suatu multimer dinamakan dimer jika terdiri atas 2 subunit, trimer jika 3 subunit dan tetramer untuk 4 subunit. Multimer yang terbentuk dari subunit-subunit identik disebut dengan awalan homo–, sedangkan jika subunitnya berbeda-beda dinamakan hetero–. Misalnya hemoglobin yang terdiri atas 2 subunit alfa dan 2 subunit beta dinamakan heterotetramer.

268 Kimia Dasar

Gambar 9.11.Struktur Quartener Protein Hemoglobin

Perlu diketahui bahwa beberapa protein dapat berfungsi sebagai monomer sehingga ia tidak memiliki struktur quartener.

E. REAKSI-REAKSIKHASPROTEIN

1. ReaksiMillon

Perekasi millon adalah larutan merkuro dan merkuri nitrat dalam asam nitrat. Apabila perekasi ini ditambahkan pada larutan protein akan menghasilkan endapan putih yang dapat berubah menjadi merah oleh pemanasan. Pada dasarnya rekasi ini positif untuk enol-fenol karena terbentuknya senyawa merkuri dengan gugus hidroksifenil yang berwarna. Protein yang mengandung tirosin akan memberikan hasil yang positif.

2. ReaksiXantoprotein

Larutan asam nitrat pekat ditambahkan dengan hati-hati ke dalam larutan protein. Setelah dicampur terjadi endapan putih yang dapat berubah menjadi kuning apabila dipanaskan.


Reaksi yang terjadi adalah nitrasi pada inti benzena yang terdapat pada molekul protein. Jadi reaksi ini positif untuk protein yang mengandung tirosin, fenilalanin, dan triptofan. Kulit kita bila terkena asam nitrat akan berwarna kuning disebabkan oleh rekasi xantoprotein ini.

3. ReaksiSakaguchi

Perekasi yang digunakan adalah naftol dan natriumhipobromit. Pada dasarnya reaksi ini member hasil positif apabila ada gugus guanidin. Jadi arginin atau protein yang mengandung arginin dapat menghasilkan warna merah.

f. kekuRanGan PRoteIn

Protein sendiri mempunyai banyak sekali fungsi di tubuh kita. Pada dasarnya protein menunjang keberadaan setiap sel tubuh, proses kekebalan tubuh. Setiap orang dewasa harus sedikitnya mengonsumsi 1 g protein per kg berat tubuhnya. Kebutuhan akan protein bertambah pada perempuan yang mengandung dan atlet-atlet. Kekurangan Protein bisa berakibat fatal seperti; kerontokan rambut (Rambut terdiri dari 97-100% dari Protein), yang paling buruk ada yang disebut dengan kwaskiorkor (busung lapar)biasanya pada anak-anak kecil yang menderitanya, dapat dilihat dari yang busung lapar yang disebabkan oleh iltrasi air di dalam pembuluh darah serta gangguan kekurangan protein yang terus menerus menyebabkan kematian.

270 Kimia Dasar

G. RanGkuman

Setiap mahluk hidup baik itu manusia maupun hewan membutuhkan energi untuk dapat melaksanakan aktiitasnya dalam kehidupan sehari-hari. Khususnya manusia, ada tiga komponen penting penghasil energi yang sangat di butuhkan yaitu karbohidrat, lemak, dan protein. Energi yang diperlukan ini diperoleh dari bahan makanan yang kita makan. Pada umumnya bahan makanan yang kita makan mngandung tiga kelompok utama senyawa kimia, yaitu karbohidrat, protein, dan lemak atau lipid.

Dalam kehidupan sehari-hari bahan makanan pokok yang biasa kita makan adalah beras, jagung, sagu, dan singkong. Bahan makanan tersebut berasal dari tumbuhan dan senyawa yang terkandung di dalamnya sebagian besar adalah karbohidrat yang trdapat sebagai amilum atau pati. Karbohidrat ini tidak hanya terdapat sebagai pati saja, tetapi terdapat pula sebagai gula misalnya dalam buah-buahan, dalam madu lebah dan lain-lainnya. Protein dan lemak relatif tidak begitu banyak terdapat dalam makanan kita bila dibandingkan dengan karbohidrat.

Karbohidrat sebagai zat gizi merupakan nama kelompok zat-zat organik yang mempunyai struktur molekul yang berbeda-beda, meski terdapat persamaan-persamaan dari sudut kimia dan fungsinya. Karbohidrat mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan, misalnya rasa, warna, tekstur, dan lain-lain. Karbohidrat yang terasa manis disebut gula (sakar). Dari beberapa golongan karbohidrat, ada yang sebagai penghasil serat-serat yang sangat bermanfaat sebagai diet (dietary iber) yang berguna bagi pencernaan manusia.

Dalam kehidupan protein mempunyai peranan yang penting pula. Proses kimia dalam tubuh dapat berlangsung dengan baik karena adanya enzim, suatu rotein yang berperan sebagai biokatalis. Disamping itu, hemoglobin dalam butir-


butir darah merah (eritrosit) yang berfungsi sebagai pengangkut oksigen dari paru-paru ke seluruh bagian tubuh adalah salah satu jenis protein. Demikian pula zat-zat yang berperan untuk melawan bakteri penyakit yang disebut dengan antigen, juga suatu protein.

Molekul protein mengandung unsur-unsur C, H, O, dan unsur-unsur khusus yang terdapat di dalam protein dan tidak terdapat di dalam molekul karbohidrat dan lemak ialah nitrogen (N). Bahkan dalam analisa bahan makanan dianggap bahwa semua N berasal protein, suatu hal yang tidak benar. Unsur nitrogen ini di dalam makanan mungkin berasal pula dari ikatan organik lain yang bukan jenis protein, misalnya urea dan berbagai ikatan amino, yang terdapat dalam jaringan tumbuhan.

Lemak adalah sekelompok ikatan organik yang terdiri atas unsur-unsur Carbon (C), Hidrogen (H) dan Oksigen (O), yang mempunyai sifat dapat larut dalam zat-zat pelarut tertentu (zat pelarut lemak), seperti ether. Lemak yang mempunyai titik lebur tinggi bersifat padat pada suhu kamar, sedangkan yang mempunyai titik lebur rendah, bersifat cair. Lemak yang padat pada suhu kamar disebut lemak gaji, sedangkan yang cair pada suhu kamar disebut minyak.

H. LatIHan SoaL

1. Sebutkan penggolongan senyawa karbohidrat dan contohnya!

2. Jelaskan apa yang dimaksud aldo heksosa, keto heksosa, dan aldo pentosa!

3. Sebutkan hasil hidrolisis senyawa karbohidrat berikut:

a. Maltosa à

b. Sukrosa à

c. Laktosa à

272 Kimia Dasar

d. Amilum à

e. Selulosa à

4. Sebutkan sumber yang mengandung karbohidrat berikut:

a. Sukrosa d. Selulosa

b. Laktosa e. Glukosa

c. amilum

5. Tentukan jenis masing-masing ikatan dan orbital yang digunakan untuk berikatan pada senyawa-senyawa dibawah ini! Jenis ikatan yang dimaksud adalah apakah ikatan sigma (σ) atau ikatan phi (π).

6. Tentukan golongan senyawa-senyawa berikut sesuai gugus fungsi yang dimilikinya !

7. gambarkan struktur umum asam amino!


8. Jelaskan sifat-sifat asam amino!

9. Jelaskan terbentuknya zwitter ion dari asam amino!

10. Termasuk reaksi apa pembentukan senyawa protein? Tuliskan reaksi 2 asam amino!

11. Sebutkan penggolongan protein!

12. Jelaskan mekanisme kerja enzim dan sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim!

13. Jelaskan bagaimana proses metabolisme karbohidrat!


DaftaR PuStaka

Achamad, H. dan Tupamahu, M.S, 2001, Struktur Atom, Struktur Molekul, dan Sistem Periodik, Bandung, Penerbit PT. Citra Aditya Bakti

Amiruddin, Achmad. 1970. Kimia Anorganik II. Bandung: ITB

Anonim, 1991. Kimia Dasar. Surabaya. Jurusan Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya.

Anonim, 2008, Ikatan Kimia, www.Chem-is-try.org, download tanggal 19 Januari 2008

Baum, S. J., and Scaife, C. W. J., 1980, Chemistry, A Life Science Approach Second Edition, New York, Macmillan Publishing

Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar (Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 1). Jakarta: Erlangga.

Huheey, J. E., 1978, Inorganic Chemistry Principles of Structure and Reactivity, Second Edition, New York, Harper International Edition

Krisno, Agus. 2002. Dasar-dasar Ilmu Gizi. Universitas Muhammadiyah Malang. Malang

Miessler, G. L., and Tarr, D. A., 1999, Inorganic Chemistry, Second Edition, New Jersey, Prentice Hall International

Musbach, Musaddiq. 1996. Fisika Modern II. Jakarta: Depdikbud.

276 Kimia Dasar

Saito, Taro. 1996. Kimia Anorganik(Diterjemahkan oleh Ismunandar). Reproduced by permission of Iwanami Shoten, Publishers, Tokyo

Siregar, Morgong, 1988, Dasar-dasar Kimia Organik, Jakarta, P2LPTK

Soedioetama, Djaenni.1976. Ilmu Gizi. Dian Rakyat. Jakarta

Sukardjo, 1997, Kimia Fisika, Yogyakarta, Rineka Cipta

Sukardjo, 1990, Ikatan Kimia, Yogyakarta, Rineka Cipta

Sunjaya Akhmad. 1982. Ilmu Kimia Umum Untuk Universitas dan Pendidikan Tinggi Lainnya. Surabaya: Sinar Wijaya.

Wilbraham, C. Antony dan Matta, S. Michael. 1992. Pengantar Kimia Organik dan Hayati. Bandung. ITB

Documents

KIMIA - repository.uinmataram.ac.idrepository.uinmataram.ac.id/77/1/Isi.pdf · A. Kekhasan Atom Karbon _215 B. Kedudukan Atom Karbon_217 C. Senyawa Hidrokarbon _217 D. Keisomeran_219