kimia

HIDROKARBON 1

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut.1. Memahami kekhasan atom karbon dan karakteristik atom karbon dalam

membentuk senyawa.2. Memahami de� nisi dan jenis-jenis senyawa hidrokarbon.3. Memahami de� nisi, rumus umum, serta tata nama senyawa hidrokarbon alkana.

A. Kekhasan Atom KarbonKarbon adalah unsur nonlogam yang disimbolkan dengan huruf C. Karbon merupakan salah satu unsur yang paling banyak ditemukan di alam dalam bentuk senyawa. Pada umumnya, senyawa karbon merupakan senyawa organik. Akan tetapi, ada beberapa senyawa karbon yang merupakan senyawa anorganik. Contoh senyawa karbon anorganik adalah CO, CO2, ion karbonat (CO3

2-), dan karbida. Sementara itu, contoh senyawa karbon organik adalah karbohidrat, protein, lemak, plastik, dan minyak bumi.

Pada awalnya, senyawa yang mengandung karbon dikenal dengan istilah senyawa organik, yaitu senyawa yang hanya dapat dihasilkan oleh makhluk hidup atau terdapat dalam makhluk hidup. Akan tetapi, pada tahun 1828, pemahaman tersebut meluas setelah Friedrich Wohler berhasil mensintesis urea (senyawa organik) dengan memanaskan amonium sianat (senyawa anorganik) melalui reaksi berikut.

NH4OCN → CO(NH2)2

XI

Kelas

K-13

2

Berdasarkan hal tersebut, dapat disimpulkan bahwa senyawa organik tidak harus berasal dari makhluk hidup dan istilah senyawa organik lebih tepat disebut senyawa karbon. Senyawa karbon adalah senyawa yang penyusun utamanya adalah karbon.

Senyawa karbon mengandung paling sedikit satu atom karbon, tetapi kebanyakan terdiri atas beberapa atom karbon yang saling berikatan satu sama lain. Senyawa karbon paling sederhana adalah senyawa hidrokarbon, yaitu senyawa yang terdiri atas unsur karbon dan unsur hidrogen. Salah satu ciri khas senyawa karbon adalah mempunyai rumus dan struktur molekul yang beraneka ragam bergantung pada jumlah atom karbonnya.

Karbon (C) dengan nomor atom 6 adalah suatu unsur yang terletak pada golongan IVA periode 2. Berdasarkan nomor atom dan letaknya dalam tabel periodik, karbon adalah unsur yang khas, terutama dalam pembentukan senyawanya. Beberapa kekhasan atom karbon antara lain sebagai berikut.

1. Atom Karbon Memiliki 4 Elektron ValensiBerdasarkan kon� gurasi keenam elektron yang dimiliki atom karbon, dapat diketahui bahwa elektron valensi yang dimilikinya adalah 4. Untuk mencapai kestabilan, atom ini masih membutuhkan 4 elektron lagi dengan cara membentuk ikatan kovalen. Tidak ada unsur dari golongan lain yang dapat membentuk ikatan kovalen sebanyak 4 buah dengan aturan oktet selain atom karbon.

2. Atom Unsur Karbon Relatif KecilDitinjau dari kon� gurasi elektronnya, dapat diketahui bahwa atom karbon terletak pada periode 2. Ini berarti, atom karbon hanya mempunyai 2 kulit atom sehingga jari-jari atomnya relatif kecil. Oleh karena jari-jari atomnya relatif kecil, ikatan kovalen yang terbentuk juga relatif kuat.

3. Atom Karbon dapat Membentuk Rantai KarbonKeadaan atom karbon yang memiliki 4 elektron valensi menyebabkan atom tersebut dapat membentuk rantai karbon yang sangat panjang dengan ikatan kovalen, baik ikatan kovalen tunggal, rangkap 2, maupun rangkap 3. Selain itu, atom karbon juga dapat membentuk rantai lingkar (siklik).

Berdasarkan jenis ikatan antar-atom karbon, senyawa hidrokarbon dapat dibedakan menjadi berikut.

3

a. Ikatan Jenuh (Ikatan Tunggal)

Ikatan jenuh terjadi bila masing-masing atom karbon menyumbangkan sebuah elektron sehingga tersedia sepasang elektron milik bersama.

Contoh:

H H H C C H atau CH3 – CH3

H H

b. Ikatan Tidak Jenuh (Ikatan Rangkap)

Pada ikatan tidak jenuh, dua buah atom karbon masing-masing menyumbangkan lebih dari satu elektron sehingga elektron milik bersama lebih dari satu pasang.

1.) Ikatan Rangkap Dua

Contoh:

H H C = C atau CH2 = CH2

H H

2.) Ikatan Rangkap Tiga

Contoh:

H – C ≡ C – H atau CH ≡ CH

Berdasarkan bentuk rantai atom karbonnya, senyawa hidrokarbon dapat dibedakan menjadi berikut.

a. Rantai Karbon Alifatik

Rantai karbon alifatik adalah rantai karbon terbuka, dapat berupa rantai lurus maupun bercabang. Contoh senyawa dengan rantai karbon alifatik lurus adalah n-butana dengan rumus molekul C4H10. Sementara itu, contoh senyawa dengan rantai karbon alifatik bercabang adalah 2-metilpropana dengan rumus molekul yang sama.

C C C C C C C C

4

b. Rantai Karbon Siklik

Rantai karbon siklik adalah rantai karbon tertutup. Rantai karbon siklik dapat memiliki ikatan rangkap di dalamnya. Berdasarkan komponen penyusunnya, rantai karbon siklik dibedakan menjadi karbosiklik dan heterosiklik.

1.) Karbosiklik adalah senyawa karbon siklik yang rantai lingkarnya hanya terdiri atas atom C saja.

2.) Heterosiklik adalah senyawa karbon siklik yang di dalam rantai lingkarnya terdapat atom lain selain atom karbon.

c. Rantai Karbon Aromatis

Rantai karbon aromatis adalah rantai siklik dari enam atom karbon yang di dalamnya terdapat ikatan rangkap terkonjugasi (berselang-seling). Posisi ikatan rangkap terkonjugasi menyebabkan terbentuknya awan-awan elektron yang mengelilingi ikatan-ikatan rangkap tersebut (delokalisasi elektron). Pembahasan lebih jauh mengenai rantai karbon aromatis ini terdapat pada materi kelas XII mengenai benzena. Contoh senyawa aromatis adalah benzena dan turunannya.

Berdasarkan kedudukannya, posisi atom karbon dalam rantai karbon dapat dibedakan menjadi berikut.

1.) Atom C primer, yaitu atom C yang terikat pada 1 atom C yang lain.

2.) Atom C sekunder, yaitu atom C yang terikat pada 2 atom C yang lain.

3.) Atom C tersier, yaitu atom C yang terikat pada 3 atom C yang lain.

4.) Atom C kuarterner, yaitu atom C yang terikat pada 4 atom C yang lain.

Contoh:

CH3

CH3 CH2 CH CH2 C CH3 CH3 CH3Atom C primer

Atom C tersier Atom C kuarterner

Atom C sekunder

5

B. HidrokarbonPada pembahasan sebelumnya, telah diketahui bahwa kelompok senyawa karbon yang paling sederhana adalah hidrokarbon. Hidrokarbon adalah senyawa yang terdiri atas unsur karbon dan unsur hidrogen. Hidrokarbon paling sederhana adalah metana (CH4) yang merupakan kelompok dari alkana.

1. De� nisi Alkana dan Rumus UmumnyaAlkana adalah kelompok senyawa hidrokarbon jenuh yang terbentuk dari ikatan tunggal di sepanjang rantai utama karbonnya. Alkana paling sederhana adalah metana dengan rumus CH4. Berdasarkan rumusnya, dapat diketahui bahwa metana terbentuk dari satu atom C dan empat atom H. Ikatan yang terjadi antara atom C dan atom H tersebut adalah ikatan kovalen.

Jika satu atom H pada metana dilepaskan dan digantikan dengan satu atom karbon lain, atom karbon kedua akan memiliki 3 tangan yang dapat mengikat 3 atom H. Senyawa yang terbentuk dari proses ini adalah senyawa alkana dengan dua atom karbon dan 6 atom H. Dengan cara yang sama, kita dapat membentuk alkana dengan 3, 4, 5 atom karbon dan seterusnya. Perhatikan penjelasan berikut.

a. Satu atom C pada alkana berikatan dengan empat atom H membentuk metana (CH4).

b. Dua atom C pada alkana berikatan dengan enam atom H membentuk etana (C2H6).

c. Tiga atom C pada alkana berikatan dengan delapan atom H membentuk propana (C3H8).

d. Empat atom C pada alkana berikatan dengan sepuluh atom H membentuk butana (C4H10).

Berdasarkan penjelasan tersebut, dapat disimpulkan bahwa rumus umum alkana adalah CnH2n+2.

2. Deret Homolog AlkanaCH4 ,C2H6, C3H8, dan seterusnya menunjukkan bahwa antara satu anggota dan anggota berikutnya terdapat penambahan satu senyawa CH2. Deret senyawa-senyawa alkana ini disebut sebagai deret homolog. Sifat deret homolog dari alkana adalah sebagai berikut.

a. Memiliki rumus umum CnH2n+2.

b. Antara satu anggota dan anggota berikutnya terdapat penambahan satu senyawa CH2.

6

c. Selisih massa molekul relatif antara satu anggota dan anggota berikutnya adalah 14.

d. Semakin panjang rantai karbon, semakin tinggi titik didih senyawanya.

Jumlah Atom C Rumus Molekul Nama

1 CH4 Metana

2 C2H6 Etana

3 C3H8 Propana

4 C4H10 Butana

5 C5H12 Pentana

6 C6H14 Heksana

7 C7H16 Heptana

8 C8H18 Oktana

9 C9H20 Nonana

10 C10H22 Dekana

3. Tata Nama AlkanaPenamaan senyawa hidrokarbon didasarkan pada aturan IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Namun, kita juga dapat menemukan nama lazim atau nama dagang beberapa senyawa hidrokarbon dalam kehidupan sehari-hari. Pada pembahasan kali ini, kita akan mempelajari tata nama alkana berdasarkan aturan IUPAC.

a. Nama alkana didasarkan pada jumlah atom penyusunnya yang diakhiri dengan akhiran "-ana", seperti yang terdapat pada tabel sebelumnya.

b. Jika strukturnya telah diketahui dan merupakan rantai tanpa cabang, maka di awal nama diberi huruf n (normal).

c. Jika rantai karbonnya bercabang, maka tentukan dahulu rantai utamanya, yaitu rantai terpanjang. Setelah itu, lakukan penomoran atom karbon dari ujung yang terdekat dengan letak cabang. Jika terdapat lebih dari satu kemungkinan rantai utama, maka pilihlah rantai utama dengan jumlah cabang terbanyak.

d. Tentukan cabang yang terikat pada rantai utama. Gugus cabang yang juga merupakan hidrokarbon disebut alkil, yaitu alkana yang kehilangan satu atom H. Rumus umum alkil adalah CnH2n+1. Nama alkil mengikuti penamaan alkana dengan mengganti akhiran "-ana" menjadi "-il". Jika terdapat lebih dari satu jenis cabang atau alkil, penulisan cabang diurutkan secara alfabetis.

7

e. Penulisan nama: nomor cabang – nama cabang + nama rantai utama (nama cabang yang ditulis terakhir disatukan dengan nama rantai utama). Jika terdapat lebih dari satu jenis cabang yang sama, maka nama cabang diawali dengan angka Latin yang menunjukkan jumlahnya, yaitu di untuk 2, tri untuk 3, tetra untuk 4, penta untuk 5, dan seterusnya. Sebagai contoh, jika ada dua gugus metil pada C2 dan C3, maka masing-masing gugus dituliskan penomorannya, dan nama cabang diawali dengan angka latin menjadi 2,3–dimetil. Antara masing-masing angka dipisahkan dengan tanda koma (,) dan berurutan, sedangkan antara angka dan huruf dipisahkan dengan tanda strip (–).

Contoh:

1. CH3 – CH2 – CH(CH3) – CH2 – CH3

Rantai utama alkana tersebut terdiri atas 5 atom karbon (pentana). Penomoran atom karbon dapat dilakukan dari ujung kanan atau kiri, karena akan menghasilkan posisi cabang yang sama. Jika kita lakukan penomoran dari ujung kiri, maka cabang metil terletak pada posisi C3. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 3–metilpentana.

2. CH3 – C(CH3)2 – CH3

Rantai utama alkana tersebut terdiri atas 3 atom karbon (propana). Penomoran atom karbon dapat dilakukan dari ujung kanan atau kiri, karena akan menghasilkan posisi cabang yang sama. Jika kita lakukan penomoran dari ujung kiri, maka kedua cabang metil terletak pada posisi C2. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 2,2–dimetilpropana.

4. Kegunaan AlkanaAlkana adalah senyawa hidrokarbon utama yang dihasilkan dari penyulingan minyak bumi. Sifatnya yang mudah terbakar menyebabkan alkana secara umum dapat digunakan sebagai bahan bakar. Propana dan butana adalah komponen utama LPG yang merupakan sumber bahan bakar rumah tangga. Sementara itu, alkana dengan jumlah C sebanyak 5 hingga 12 merupakan komponen bahan bakar cair kendaraan (bensin).

kimia

HIDROKARBON II

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut.1. Memahami pengertian, rumus umum, serta tata nama senyawa hidrokarbon yang

meliputi alkena dan alkuna.2. Memahami sifat-sifat senyawa hidrokarbon. 3. Memahami jenis-jenis dan contoh reaksi senyawa hidrokarbon.

A. AlkenaAlkena adalah kelompok senyawa hidrokarbon tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap dua pada rantai utama karbonnya. Alkena paling sederhana adalah etena dengan rumus C2H4.

Alkena dengan satu ikatan rangkap dua pada rantai utama memiliki rumus umum CnH2n. Artinya, setiap penambahan satu atom C akan diikuti dengan penambahan dua atom H. Adanya ikatan rangkap dua pada alkena menyebabkan jumlah atom H yang dimilikinya lebih sedikit daripada alkana. Hal ini terjadi karena tangan atom C pada alkena juga ada yang digunakan untuk membentuk ikatan rangkap dua. Setiap penambahan satu ikatan rangkap dua, jumlah atom H akan berkurang sebanyak 2.

XI

Kelas

K-13

2

1. Deret Homolog AlkenaBerdasarkan rumus umumnya, alkena mempunyai anggota yaitu C2H4, C3H6, C4H8, dan seterusnya. Pada alkena, antara satu anggota dan anggota berikutnya terdapat penambahan satu senyawa CH2. Deret senyawa-senyawa alkena ini disebut sebagai deret homolog. Sifat deret homolog dari alkena adalah sebagai berikut.

1) Memiliki rumus umum CnH2n.

2) Antara satu anggota dan anggota berikutnya terdapat penambahan satu senyawa CH2.

3) Selisih massa molekul relatif antara satu anggota dan anggota berikutnya adalah 14.

4) Semakin panjang rantai karbon, semakin tinggi titik didihnya.

Jumlah Atom C Rumus Molekul Nama

2 C2H4 Etena

3 C3H6 Propena

4 C4H8 Butena

5 C5H10 Pentena

6 C6H12 Heksena

7 C7H14 Heptena

8 C8H16 Oktena

9 C9H18 Nonena

10 C10H20 Dekena

2. Tata Nama AlkenaPenamaan senyawa hidrokarbon didasarkan pada aturan IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Namun, kita juga dapat menemukan nama lazim atau nama dagang beberapa senyawa hidrokarbon dalam kehidupan sehari-hari. Pada bahasan kali ini, kita akan mempelajari tata nama alkena berdasarkan aturan IUPAC.

1) Nama alkena didasarkan pada jumlah atom penyusunnya yang diakhiri dengan akhiran "-ena", seperti pada tabel sebelumnya. Untuk rantai karbon dengan gugus rangkap dua lebih dari satu, jumlah dan posisi gugus rangkap dua disebutkan pada penamaan.

Contoh: alkena dengan 4 atom C yang memiliki dua gugus rangkap dua pada posisi 1 dan 3, maka nama senyawanya menjadi 1,3-butadiena atau buta-1,3-diena.

CH2 = CH – CH = CH2

3

2) Jika strukturnya telah diketahui dan merupakan rantai tanpa cabang, maka di awal nama diberi huruf n (normal). Untuk monoalkena dengan ikatan rangkap dua yang dapat berpindah posisi, maka posisi ikatan rangkap dua harus dituliskan. Sebagai contoh, butena dapat memiliki ikatan rangkap dua pada posisi C1 dan C2. Posisi ikatan rangkap dua rangkaian butena tersebut harus dituliskan pada penamaan, menjadi 1-butena atau 2-butena.

3) Jika rantai karbonnya bercabang, tentukan dahulu rantai utamanya, yaitu rantai terpanjang yang mengandung gugus rangkap dua. Setelah itu, lakukan penomoran atom karbon dari ujung yang terdekat dengan ikatan rangkap dua, sehingga ikatan rangkap dua mendapatkan nomor terkecil. Jika terdapat lebih dari satu kemungkinan rantai terpanjang, maka pilihlah rantai terpanjang dengan jumlah cabang terbanyak.

4) Tentukan cabang yang terikat pada rantai utama. Gugus cabang yang juga merupakan hidrokarbon disebut alkil, yaitu alkana yang kehilangan satu atom H. Rumus umum alkil adalah CnH2n+1. Nama alkil mengikuti penamaan alkana dengan mengganti akhiran "-ana" menjadi "-il". Jika terdapat lebih dari satu jenis alkil, maka penulisan nama cabang diurutkan secara alfabetis.

5) Penulisan nama: nomor cabang-nama cabang-nama rantai utama. Jika terdapat lebih dari satu jenis cabang yang sama, maka nama cabang diawali dengan angka Latin yang menunjukkan jumlahnya, yaitu di untuk 2, tri untuk 3, tetra untuk 4, penta untuk 5, dan seterusnya. Kemudian, penulisan nomor cabangnya dipisahkan dengan tanda koma (,) dan berurutan. Antara nomor cabang dan nama penulisannya dipisahkan dengan tanda strip (-).

Contoh 1:

CH2 = CH – CH(CH3) – CH2 – CH3

Senyawa tersebut memiliki rantai terpanjang dengan jumlah atom C sebanyak 5 (pentena). Penomoran dimulai dari ujung kiri rantai agar ikatan rangkap dua mendapatkan nomor terkecil, yaitu pada posisi C1. Pada C3, terdapat sebuah cabang alkil dengan satu atom C, yaitu metil. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 3-metil-1-pentena.

4

Contoh 2:

CH3 – CH2 – CH = C(CH3) – CH3

Senyawa tersebut memiliki rantai terpanjang dengan jumlah atom C sebanyak 5 (pentena). Penomoran dimulai dari ujung kanan rantai agar ikatan rangkap dua mendapatkan nomor terkecil, yaitu pada posisi C2. Pada C2, juga terdapat sebuah cabang alkil dengan satu atom C, yaitu metil. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 2-metil-2-pentena.

B. AlkunaAlkuna adalah kelompok senyawa hidrokarbon tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap tiga pada rantai utama karbonnya. Alkuna paling sederhana adalah etuna (asetilena) dengan rumus C2H2.

Alkuna dengan satu ikatan rangkap tiga pada rantai utama memiliki rumus umum CnH2n–2. Artinya, setiap penambahan satu atom C akan diikuti dengan penambahan dua atom H. Adanya ikatan rangkap tiga pada alkuna menyebabkan jumlah atom H yang dimilikinya lebih sedikit daripada alkana dan alkena. Hal ini terjadi karena tangan atom C pada alkuna juga ada yang digunakan untuk membentuk ikatan rangkap tiga. Setiap penambahan satu ikatan rangkap tiga, jumlah atom H akan berkurang sebanyak 4.

CH ≡ CH CH ≡ C – CH3 CH ≡ C – CH2 – CH3 CH ≡ C – C ≡ CH

Etuna Propuna 1-butuna 1,3-butadiuna

1. Deret Homolog AlkunaBerdasarkan rumus umumnya, alkuna mempunyai anggota yaitu C2H2, C3H4, C4H6, dan seterusnya. Pada alkuna, antara satu anggota dan anggota berikutnya terdapat penambahan satu senyawa CH2. Deret senyawa-senyawa alkuna ini disebut sebagai deret homolog. Sifat deret homolog dari alkuna adalah sebagai berikut.

1) Memiliki rumus umum CnH2n-2.

2) Antara satu anggota dan anggota berikutnya terdapat penambahan satu senyawa CH2.

3) Selisih massa molekul relatif antara satu anggota dan anggota berikutnya adalah 14.

4) Semakin panjang rantai karbon, semakin tinggi titik didihnya.

5

Jumlah Atom C Rumus Molekul Nama

2 C2H2 Etuna

3 C3H4 Propuna

4 C4H6 Butuna

5 C5H8 Pentuna

6 C6H10 Heksuna

7 C7H12 Heptuna

8 C8H14 Oktuna

9 C9H16 Nonuna

10 C10H18 Dekuna

2. Tata Nama AlkunaPenamaan senyawa hidrokarbon didasarkan pada aturan IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Namun, kita juga dapat menemukan nama lazim atau nama dagang beberapa senyawa hidrokarbon dalam kehidupan sehari-hari. Pada bahasan kali ini, kita akan mempelajari tata nama alkuna berdasarkan aturan IUPAC.

1) Nama alkuna didasarkan pada jumlah atom penyusunnya yang diakhiri dengan akhiran "-una", seperti yang terdapat pada tabel sebelumnya. Untuk rantai karbon dengan gugus rangkap tiga yang lebih dari satu, jumlah dan posisinya disebutkan pada penamaan.

Contoh: alkuna dengan 4 atom C yang memiliki dua gugus rangkap tiga pada posisi 1 dan 3, maka nama senyawanya menjadi 1,3-butadiuna atau buta-1,3-diuna.

2) Jika strukturnya telah diketahui dan merupakan rantai tanpa cabang, maka di awal nama diberi huruf n (normal). Untuk monoalkuna dengan ikatan rangkap tiga yang dapat berpindah posisi, maka posisi ikatan rangkap tiga harus dituliskan. Contoh: butuna dapat memiliki ikatan rangkap tiga pada posisi C1 dan C2, sehingga posisi ikatan rangkap tiga harus dituliskan pada penamaan, menjadi 1-butuna atau 2-butuna.

CH ≡ C – CH2 – CH3 CH3 – C ≡ C – CH3

1-butuna 2-butuna

6

3) Jika rantai karbonnya bercabang, tentukan dahulu rantai utamanya, yaitu rantai terpanjang yang mengandung gugus rangkap tiga. Setelah itu, lakukan penomoran atom karbon dari ujung yang terdekat dengan ikatan rangkap tiga, sehingga ikatan rangkap tiga mendapatkan nomor terkecil. Jika terdapat lebih dari satu kemungkinan rantai terpanjang, maka pilihlah yang jumlah cabangnya terbanyak.

4) Tentukan cabang yang terikat pada rantai utama. Gugus cabang yang juga merupakan hidrokarbon disebut alkil, yaitu alkana yang kehilangan satu atom H. Rumus umum alkil adalah CnH2n+1. Nama alkil mengikuti penamaan alkana dengan mengganti akhiran "-ana" menjadi "-il". Jika terdapat lebih dari satu jenis alkil, maka penulisan nama cabang diurutkan secara alfabetis.

5) Penulisan nama: nomor cabang-nama cabang-nama rantai utama. Jika terdapat lebih dari satu jenis cabang yang sama, maka nama cabang diawali dengan angka Latin yang menunjukkan jumlahnya. Angka latin tersebut yaitu di untuk 2, tri untuk 3, tetra untuk 4, penta untuk 5, dan seterusnya. Kemudian, penulisan nomor cabangnya dipisahkan dengan tanda koma (,) dan berurutan, serta antara nomor dan nama dipisahkan dengan tanda strip (-).

Contoh 3:

CH ≡ C – CH(CH3) – CH2 – CH3

Senyawa tersebut memiliki rantai terpanjang dengan jumlah atom C sebanyak 5 (pentuna). Penomoran dimulai dari ujung kiri agar ikatan rangkap tiga mendapatkan nomor terkecil, yaitu pada posisi C1. Pada C3, terdapat sebuah cabang alkil dengan satu atom C, yaitu metil. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 3-metil-1-pentuna.

Contoh 4:

CH3 – C ≡ C – CH2 – C(CH3)2 – CH3

Senyawa tersebut memiliki rantai terpanjang dengan jumlah atom C sebanyak 6 (heksuna). Penomoran dimulai dari ujung kiri agar ikatan rangkap tiga mendapatkan nomor terkecil, yaitu pada posisi C2. Pada C5, terdapat dua buah cabang alkil dengan satu atom C, yaitu metil. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 5,5-dimetil-2-heksuna.

7

C. Karakteristik Senyawa Hidrokarbon Secara umum, karakteristik atau sifat senyawa hidro karbon dapat dilihat secara fisik dan kimia. Sifat fisik adalah sifat-sifat senyawa yang dapat diamati dan diukur. Sifat kimia adalah sifat yang menentukan reaksi-reaksi kimia yang dapat berlangsung dalam suatu senyawa.

1. Sifat FisikSifat � sik senyawa hidrokarbon yang akan kita bahas kali ini adalah kelarutan, titik didih, dan titik lebur.

a. Kelarutan

Senyawa hidrokarbon seperti alkana, alkena, dan alkuna adalah senyawa-senyawa kovalen nonpolar. Itu sebabnya senyawa hidrokarbon kurang larut dalam air yang bersifat polar. Sifat nonpolar dari senyawa hidrokarbon menyebabkan senyawa ini larut dalam pelarut nonpolar, seperti CCl4 dan kloroform (CHCl3).

Semakin banyak jumlah atom karbon yang menyusun suatu senyawa, semakin meningkat sifat kenonpolarannya. Ini berarti, semakin banyak jumlah atom karbonnya, semakin meningkat kelarutannya dalam pelarut nonpolar dan menurun dalam pelarut polar.

b. Titik Didih dan Titik Lebur

Titik didih dan titik lebur suatu senyawa berhubungan dengan kuat/lemahnya gaya antarmolekul yang bekerja pada senyawa tersebut. Pada senyawa hidrokarbon seperti alkana, alkena, dan alkuna, gaya antarmolekul yang bekerja adalah gaya London. Gaya London akan semakin besar seiring dengan meningkatnya massa molekul relatif suatu senyawa. Semakin meningkat massa molekul relatif suatu senyawa, semakin panjang rantai karbonnya.

Berdasarkan penjelasan tersebut, dapat disimpulkan bahwa semakin panjang rantai karbon (semakin besar massa molekul relatif ) suatu senyawa, semakin meningkat titik didih dan titik leburnya. Hal ini terjadi karena gaya London yang bekerja semakin besar, sehingga dibutuhkan suhu yang lebih tinggi untuk mendidihkan senyawa tersebut. Untuk massa molekul relatif yang sama, senyawa hidrokarbon bercabang memiliki titik didih yang lebih rendah daripada yang lurus.

8

2. Sifat KimiaSifat kimia senyawa hidrokarbon berkaitan dengan reaksi kimia yang dapat terjadi pada senyawa tersebut. Secara umum, reaksi yang dapat terjadi pada senyawa hidrokarbon adalah sebagai berikut.

a. Reaksi Adisi

Reaksi adisi pada senyawa organik adalah reaksi yang menggabungkan dua reaktan menjadi satu produk, tanpa ada molekul yang tersisa di akhir reaksi. Pada senyawa organik, reaksi adisi hanya dapat terjadi apabila senyawa tersebut memiliki ikatan tak jenuh (rangkap dua atau rangkap tiga).

Reaksi adisi pada gugus tak jenuh tersebut menyebabkan ikatan rangkap menjadi berkurang. Hal ini berarti, ikatan rangkap dua menjadi ikatan tunggal dan ikatan rangkap tiga menjadi ikatan rangkap dua atau ikatan tunggal. Oleh karena itu, reaksi adisi sering disebut sebagai reaksi pemutusan ikatan rangkap.

Contoh reaksi adisi adalah reaksi pembentukan bromoetana berikut.

CH2 = CH2 + HBr → CH2Br → CH3

Perhatikan bahwa ikatan rangkap dua pada senyawa etena (reaktan) diubah menjadi ikatan tunggal pada senyawa bromoetana (produk).

b. Reaksi Eliminasi

Reaksi eliminasi adalah kebalikan dari reaksi adisi. Reaksi ini terjadi ketika suatu reaktan memisahkan diri menjadi dua produk, dengan salah satu produk biasanya adalah molekul kecil seperti H2O atau HX (asam halida). Reaksi eliminasi terjadi pada suatu senyawa jenuh (tidak memiliki ikatan rangkap). Reaksi ini menyebabkan lepasnya atom-atom dari ikatan kovalen, sehingga terbentuk ikatan tak jenuh (rangkap dua atau rangkap tiga). Oleh karena itu, reaksi eliminasi sering disebut sebagai reaksi pembentukan ikatan rangkap.

Contoh reaksi eliminasi adalah reaksi dehidrasi alkohol berikut.

(asam pekat)

CH3 – CH2OH → CH2 = CH2 + H2O

suhu T

9

Perhatikan bahwa ikatan tunggal pada senyawa etanol diubah menjadi ikatan rangkap dua setelah etanol melepaskan molekul H2O.

c. Reaksi Substitusi

Reaksi substitusi (penggantian) adalah reaksi antara dua reaktan yang saling mempertukarkan atom-atomnya, sehingga terbentuk dua produk yang berbeda. Reaksi substitusi ini pada umumnya terjadi pada senyawa organik jenuh.

Contoh reaksi substitusi adalah sebagai berikut.

CH3 – CH3 + H2O – CH3 → CH2OH + H2

Perhatikan bahwa satu atom H pada etana ditukar dengan OH dari molekul H2O. Perhatikan pula bahwa tidak ada perubahan kejenuhan ikatan.

d. Reaksi Redoks (Reduksi-Oksidasi)

Reaksi redoks (reduksi-oksidasi) pada senyawa organik sama halnya dengan senyawa anorganik. Reaksi redoks terjadi apabila senyawa organik bereaksi dengan suatu reduktor atau oksidator. Ketika suatu senyawa organik bereaksi dengan suatu reduktor (contoh: H2) dan atom yang terlibat dalam reaksi mengalami penurunan bilangan oksidasi, maka reaksi yang terjadi disebut dengan reaksi reduksi. Sebaliknya, ketika suatu senyawa organik bereaksi dengan suatu oksidator (contoh: O2, KMnO4, K2Cr2O7) dan atom yang terlibat mengalami kenaikan bilangan oksidasi, maka reaksi yang terjadi disebut dengan reaksi oksidasi.

Contoh reaksi oksidasi adalah reaksi antara alkohol primer (R-OH) dengan suatu oksidator membentuk aldehid (R-COH), yang dapat teroksidasi lebih lanjut menjadi asam karboksilat (R-COOH). Sementara itu, contoh reaksi reduksi adalah reaksi yang berlangsung sebaliknya, yaitu ketika suatu senyawa aldehid bereaksi dengan suatu reduktor menjadi senyawa alkohol primer.

D. Reaksi-Reaksi pada Alkana Alkana termasuk zat yang sukar bereaksi karena memiliki a� nitas yang kecil. Alkana yang merupakan senyawa hidrokarbon jenuh, tidak dapat mengalami reaksi adisi. Hal ini dikarenakan reaksi adisi hanya dapat terjadi pada senyawa hidrokarbon tak jenuh. Reaksi kimia yang terjadi pada alkana antara lain sebagai berikut.

10

1. Reaksi PembakaranJika alkana terbakar sempurna, maka akan dihasilkan CO2. Namun, jika pembakarannya tidak sempurna, maka akan dihasilkan CO. Hasil lain dari pembakaran alkana adalah H2O.

2. Reaksi SubstitusiReaksi ini terjadi ketika ada penggantian gugus pada alkana.

3. Reaksi Perengkahan (Cracking)Reaksi perengkahan (cracking) merupakan reaksi pemotongan rantai panjang menjadi rantai-rantai pendek. Contoh reaksi ini adalah pemotongan n-butana menghasilkan 2 molekul etena.

CH3 – CH2 – CH2 – CH3 → 2 CH2 = CH2

E. Reaksi-Reaksi pada AlkenaAdanya ikatan rangkap dua pada alkena menyebabkan alkena bersifat lebih reaktif daripada alkana. Reaksi pada alkena terutama terjadi pada ikatan rangkap dua tersebut. Reaksi-reaksi yang terjadi pada alkena antara lain sebagai berikut.

1. Reaksi PembakaranSama halnya seperti alkana, jika alkena terbakar sempurna, maka akan dihasilkan CO2. Namun, jika pembakarannya tidak sempurna, maka akan dihasilkan CO. Hasil lain dari pembakaran alkena adalah H2O.

2. Reaksi Adisi Adanya ikatan rangkap dua yang menyebabkan alkena bersifat tidak jenuh, terdapat kemungkinan mengalami reaksi penjenuhan atau reaksi adisi. Reaksi yang terjadi adalah penambahan gugus tertentu pada atom-atom C yang terlibat dalam ikatan rangkap dua. Hal ini menyebabkan ikatan tersebut terputus dan membentuk ikatan tunggal.

Jika reaksi adisi terjadi pada alkena nonsimetris dengan HX, maka akan berlaku aturan Markovnikov berikut.

1) Atom H akan berikatan dengan salah satu atom C pada ikatan rangkap dua. Atom C tersebut memiliki jumlah H yang lebih banyak.

11

2) Atom X (halida) akan berikatan dengan salah satu atom C pada ikatan rangkap dua. Atom C tersebut memiliki jumlah atom H yang lebih sedikit.

3. Reaksi PolimerisasiReaksi polimerisasi adalah reaksi pembentukan polimer. Polimer adalah makromolekul yang tersusun dari pengulangan molekul-molekul kecil yang disebut monomer. Pada prinsipnya, reaksi polimerisasi pada alkena adalah bagian dari reaksi adisi. Namun reaksi tersebut terjadi pada ikatan rangkap masing-masing monomer dan membentuk molekul raksasa. Reaksi ini dimulai dengan terbukanya ikatan rangkap, kemudian terbentuk gugus dengan 2 elektron yang tidak berpasangan. Elektron-elektron yang tidak berpasangan tersebut kemudian berikatan antargugus, sehingga terbentuk rantai yang lebih panjang.

F. Reaksi-Reaksi pada AlkunaSecara umum, alkuna memiliki sifat yang mirip dengan alkena karena sama-sama merupakan senyawa hidrokarbon tak jenuh. Oleh karena itu, reaksi-reaksi pada alkuna juga mirip dengan reaksi-reaksi pada alkena. Akan tetapi, jumlah pereaksi yang dibutuhkan oleh alkuna dua kali lebih banyak daripada alkena karena ikatan rangkap tiganya. Reaksi-reaksi pada alkuna antara lain adalah reaksi adisi dengan H2 dan HX.

kimia

HIDROKARBON III DAN REVIEW

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut.1. Memahami de� nisi dan jenis-jenis isomer beserta contohnya.2. Memahami keisomeran pada alkana, alkena, dan alkuna.3. Memahami kembali kekhasan atom karbon dan karakteristik senyawa hidrokarbon.4. Memahami kembali de� nisi, rumus umum, dan tata nama senyawa hidrokarbon.5. Dapat menyelesaikan soal-soal yang berkaitan dengan senyawa hidrokarbon.

A. IsomerIsomer adalah senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi struktur dan kon� gurasi ruangnya berbeda. Struktur berkaitan dengan susunan ikatan atom-atom dalam molekul, sedangkan kon� gurasi ruang berkaitan dengan bentuk tiga dimensi molekul. Berdasarkan strukturnya, isomer dibedakan menjadi tiga, yaitu isomer rangka, isomer posisi, dan isomer fungsi. Sementara itu, berdasarkan kon� gurasi ruangnya, isomer dibedakan menjadi dua, yaitu isomer geometri dan isomer optik.

XI

Kelas

K-13

Struktur

Isomer Rangka

Isomer Posisi

Isomer Fungsi

Isomer Geometri

Isomer OptikRuang

Isomer

2

1. Isomer RangkaIsomer rangka adalah senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi bentuk kerangka karbonnya berbeda. Contoh senyawa-senyawa yang berisomer rangka adalah butana dan 2-metilpropana.

CH3 – CH2 – CH2 – CH3 CH3 – CH – CH3

|

CH3

butana 2-metilpropana

2. Isomer PosisiIsomer posisi adalah senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi posisi gugus fungsionalnya berbeda. Contoh senyawa-senyawa yang berisomer posisi adalah 1-propanol dengan 2-propanol dan 1-butena dengan 2-butena.

CH3 – CH2 – CH2 – OH CH3 – CH – CH3

|

OH

1-propanol 2-propanol

CH2 = CH – CH2 – CH3 CH3 – CH = CH – CH3

1-butena 2-butena

3. Isomer FungsiIsomer fungsi adalah senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi jenis gugus fungsionalnya berbeda. Pasangan isomer fungsi pada senyawa organik adalah sebagai berikut.

a. Alkohol dengan eter, yang sama-sama memiliki rumus umum CnH(2n+2)O.

b. Aldehid dengan keton, yang sama-sama memiliki rumus umum CnH2nO.

c. Asam karboksilat dengan ester, yang sama-sama memiliki rumus umum CnH2nO2.

d. Alkena dan sikloalkana, yang sama-sama memiliki rumus umum CnH2n.

e. Alkuna dan alkadiena, yang sama-sama memiliki rumus umum CnH(2n–2).

3

4. Isomer GeometriIsomer geometri terdapat pada senyawa-senyawa organik yang memiliki struktur kaku pada molekulnya, seperti ikatan rangkap dua (=) dan struktur alifatik siklik. Adanya struktur kaku pada suatu molekul menyebabkan molekul tersebut dapat memiliki dua kon� gurasi ruang yang berbeda, yaitu bentuk cis dan trans. Pada bentuk cis, gugus sejenis terletak pada sisi yang sama, sedangkan pada bentuk trans, gugus sejenis terletak berseberangan. Contoh senyawa yang memiliki isomer geometri adalah 2-butena.

CH3 – CH = CH – CH3

2-butena

H H CH3 H

C = C C = C

CH3 CH3 H CH3

cis-2-butena trans-2-butena

5. Isomer OptikIsomer optik terdapat pada senyawa yang dapat memutar bidang polarisasi, searah atau berlawanan arah putaran jarum jam. Suatu senyawa dapat memutar bidang polarisasi karena di dalamnya terdapat atom karbon asimetris atau khiral. Atom karbon asimetris adalah atom karbon yang dapat mengikat empat gugus atom yang berbeda pada masing-masing tangannya.

Suatu senyawa yang memiliki satu atom karbon asimetris pada molekulnya mempunyai dua isomer optik. Isomer optik yang pertama merupakan senyawa yang dapat memutar bidang polarisasi ke kanan atau searah jarum jam (dekstrorotatori). Sementara itu, isomer optik yang kedua merupakan senyawa yang dapat memutar bidang polarisasi ke kiri atau berlawanan arah jarum jam (levorotatori). Senyawa dekstrorotatori diberi tanda (+), sedangkan senyawa levorotatori diberi tanda (–). Jumlah isomer yang dapat dimiliki oleh suatu senyawa yang mempunyai atom karbon asimetris sebanyak n adalah 2n isomer. Salah satu contoh senyawa yang memiliki isomer optik atau disebut optis aktif adalah 2-butanol.

OH

|

CH3 – CH2 – CH – CH3

2-butanol

4

B. Keisomeran pada AlkanaAlkana adalah senyawa hidrokarbon paling sederhana yang tidak mempunyai gugus fungsional. Alkana hanya terdiri atas dua jenis unsur, yaitu karbon dan hidrogen. Ketiadaan gugus fungsional pada alkana ini membuatnya tidak memiliki isomer fungsi dan isomer posisi.

Berdasarkan kejenuhan ikatannya, alkana merupakan senyawa hidrokarbon jenuh, yaitu senyawa yang seluruh ikatan antar-atom karbonnya merupakan ikatan tunggal, tanpa ada ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Ketiadaan ikatan rangkap dua menyebabkan alkana rantai lurus tidak memiliki isomer geometri. Akan tetapi, alkana rantai siklik (sikloalkana) memiliki isomer geometri, yaitu isomer cis dan trans.

Isomer optik dapat terjadi pada alkana rantai tertentu dengan bentuk yang lebih kompleks daripada alkana rantai lurus. Selain itu, isomer optik juga mungkin ditemukan pada alkana dengan rantai karbon yang panjang, karena strukturnya lebih banyak.

Alkana rantai lurus maupun bercabang memiliki isomer rangka. Isomer rangka dapat ditentukan dengan mengubah posisi cabang pada struktur suatu senyawa, atau dengan mengubah bentuk rantai lurus menjadi rantai bercabang dan sebaliknya.

C. Keisomeran pada AlkenaAlkena rantai lurus memiliki sedikitnya satu ikatan rangkap dua. Adanya ikatan rangkap dua ini menyebabkan alkena memiliki isomer geometri, yaitu isomer cis dan trans. Selain isomer geometri, alkena rantai panjang juga memiliki isomer posisi yang dapat terjadi pada struktur ikatan rangkap duanya. Alkena juga memiliki isomer rangka, yaitu struktur rantai lurus atau bercabang dengan jumlah atom karbon dan jumlah ikatan rangkap dua yang sama.

Tidak seperti alkana, adanya ikatan rangkap dua yang merupakan gugus fungsional pada alkena memungkinkan kelompok senyawa ini memiliki isomer fungsi. Monoalkena rantai lurus berisomer fungsi dengan sikloalkana, sedangkan alkadiena berisomer fungsi dengan alkuna.

D. Keisomeran pada AlkunaAlkuna merupakan senyawa hidrokarbon yang memiliki sedikitnya satu ikatan rangkap tiga. Adanya struktur ikatan rangkap tiga pada alkuna memungkinkan kelompok senyawa ini memiliki jenis isomer yang sama dengan alkena, kecuali isomer geometri. Hal ini terjadi karena ikatan rangkap tiga pada alkuna hanya dapat mengikat satu atom lain, sementara pada alkena dapat mengikat dua atom lain.

5

Sama seperti senyawa hidrokarbon lainnya, alkuna juga memiliki isomer rangka, yaitu struktur rantai lurus atau bercabang dengan jumlah atom karbon dan jumlah ikatan rangkap tiga yang sama. Pada rantai yang panjang, ikatan rangkap tiga pada alkuna dapat berada pada lebih dari satu posisi, sehingga alkuna memiliki isomer posisi. Ikatan rangkap tiga yang merupakan gugus fungsional ini juga menyebabkan alkuna memiliki isomer fungsi. Monoalkuna rantai lurus berisomer fungsi dengan alkadiena.

E. Review HidrokarbonCatatan: contoh soal dan pembahasan dapat dilihat pada video

1. Kekhasan Atom KarbonBeberapa kekhasan atom karbon adalah sebagai berikut.

a. Atom karbon memiliki 4 elektron valensi.

b. Atom unsur karbon relatif kecil, sehingga ikatan kovalen yang terbentuk relatif kuat dan dapat membentuk ikatan kovalen rangkap.

c. Atom karbon dapat membentuk rantai karbon.

Berdasarkan jenis ikatan antar-atom karbon, senyawa hidrokarbon dapat dibedakan menjadi berikut.

a. Ikatan jenuh (ikatan tunggal)

Ikatan jenuh terjadi bila masing-masing atom karbon menyumbangkan sebuah elektron, sehingga tersedia sepasang elektron milik bersama.

Contoh:

H H | |

H – C – C – H atau CH3 – CH3

| | H H

b. Ikatan tidak jenuh (ikatan rangkap)

Pada ikatan tidak jenuh, dua buah atom karbon masing-masing menyumbangkan lebih dari satu elektron, sehingga elektron milik bersama lebih dari satu pasang.

6

1.) Ikatan rangkap dua

Contoh:

H H \ / C = C atau CH = CH / \H

2 2

H

2.) Ikatan rangkap tiga

Contoh:

H – C ≡ C – H atau CH ≡ CH

Berdasarkan bentuk rantai atom karbonnya, senyawa hidrokarbon dapat dibedakan menjadi berikut.

a. Rantai karbon alifatik

Rantai karbon alifatik yaitu rantai karbon terbuka, baik lurus maupun bercabang.

Contoh:

C C C

C C C

C

b. Rantai karbon siklik

Rantai karbon siklik yaitu rantai karbon tertutup. Rantai karbon siklik dibedakan menjadi karbosiklik dan heterosiklik.

1.) Karbosiklik adalah senyawa karbon siklik yang rantai lingkarnya hanya terdiri atas atom C saja.

2.) Heterosiklik adalah senyawa karbon siklik yang di dalam rantai lingkarnya terdapat atom lain selain atom karbon.

c. Rantai karbon aromatis

Rantai karbon aromatis adalah rantai siklik dari enam atom karbon yang di dalamnya terdapat ikatan rangkap terkonjugasi (berselang-seling). Contoh senyawa yang mempunyai rantai karbon aromatis adalah benzena dan turunannya.

7

Berdasarkan kedudukannya, posisi atom karbon dalam rantai karbon dapat dibedakan menjadi berikut.

a. Atom C primer, yaitu atom C yang terikat pada 1 atom C yang lain.

b. Atom C sekunder, yaitu atom C yang terikat pada 2 atom C yang lain.

c. Atom C tersier, yaitu atom C yang terikat pada 3 atom C yang lain.

d. Atom C kuarterner, yaitu atom C yang terikat pada 4 atom C yang lain.

Contoh:

CH3

|CH3 – CH2 – CH – CH2 – C– CH3

| | CH3 CH3

Atom C sekunder

Atom C primer

Atom C tersier Atom C kuartener

2. AlkanaAlkana adalah kelompok senyawa hidrokarbon jenuh yang terbentuk dari ikatan tunggal di sepanjang rantai utama karbonnya.

a. Deret Homolog Alkana

Sifat deret homolog dari alkana adalah sebagai berikut.

1.) Memiliki rumus umum CnH2n+2.

2.) Antara satu anggota dan anggota berikutnya terdapat penambahan satu senyawa CH2.

3.) Selisih massa molekul relatif antara satu anggota dan anggota berikutnya adalah 14.

4.) Semakin panjang rantai karbon, semakin tinggi titik didih senyawanya.

8

Jumlah Atom C Rumus Molekul Nama

1 CH4 Metana

2 C2H6 Etana

3 C3H8 Propana

4 C4H10 Butana

5 C5H12 Pentana

6 C6H14 Heksana

7 C7H16 Heptana

8 C8H18 Oktana

9 C9H20 Nonana

10 C10H22 Dekana

b. Tata Nama Alkana

1.) Nama alkana didasarkan pada jumlah atom penyusunnya yang diakhiri dengan akhiran "-ana”.

2.) Jika strukturnya telah diketahui dan merupakan rantai tanpa cabang, di awal nama diberi huruf n (normal).

3.) Jika rantai karbonnya bercabang, tentukan dahulu rantai utamanya, yaitu rantai terpanjang. Setelah itu, lakukan penomoran atom karbon dari ujung yang terdekat dengan letak cabang. Jika terdapat lebih dari satu kemungkinan rantai utama, pilihlah rantai utama dengan jumlah cabang terbanyak.

4.) Tentukan cabang yang terikat pada rantai utama. Gugus cabang yang juga merupakan hidrokarbon disebut alkil, yaitu alkana yang kehilangan satu atom H. Rumus umum alkil adalah CnH2n+1. Nama alkil mengikuti penamaan alkana dengan mengganti akhiran "-ana" menjadi "-il". Jika terdapat lebih dari satu jenis cabang atau alkil, penulisan cabang diurutkan secara alfabetis.

5.) Penulisan nama: nomor cabang-nama cabang + nama rantai utama (nama cabang yang ditulis terakhir disatukan dengan nama rantai utama). Jika terdapat lebih dari satu jenis cabang yang sama, nama cabang diawali dengan angka Latin yang menunjukkan jumlahnya, yaitu di untuk 2, tri untuk 3, tetra untuk 4, penta untuk 5, dan seterusnya. Sebagai contoh, jika ada dua gugus metil pada C2 dan C3 maka masing-masing gugus dituliskan penomorannya, dan nama cabang diawali dengan angka Latin menjadi 2,3-dimetil. Antara masing-masing angka dipisahkan dengan tanda koma (,) dan berurutan, sedangkan antara angka dan huruf dipisahkan dengan tanda strip (-).

9

c. Kegunaan Alkana

Secara umum, alkana digunakan sebagai bahan bakar.

3. AlkenaAlkena adalah kelompok senyawa hidrokarbon tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap dua pada rantai utama karbonnya.

a. Deret Homolog Alkena

Sifat deret homolog dari alkena adalah sebagai berikut.

1.) Memiliki rumus umum CnH2n.

2.) Antara satu anggota dan anggota berikutnya terdapat penambahan satu senyawa CH2.

3.) Selisih massa molekul relatif antara satu anggota dan anggota berikutnya adalah 14.

4.) Semakin panjang rantai karbon, semakin tinggi titik didihnya.

Jumlah Atom C Rumus Molekul Nama

2 C2H4 Etena

3 C3H6 Propena

4 C4H8 Butena

5 C5H10 Pentena

6 C6H12 Heksena

7 C7H14 Heptena

8 C8H16 Oktena

9 C9H18 Nonena

10 C10H20 Dekena

b. Tata Nama Alkena

1.) Nama alkena didasarkan pada jumlah atom penyusunnya yang diakhiri akhiran "-ena".

2.) Jika strukturnya telah diketahui dan merupakan rantai tanpa cabang, di awal nama diberi huruf n (normal).

3.) Jika rantai karbonnya bercabang, tentukan terlebih dahulu rantai utamanya, yaitu rantai terpanjang yang mengandung gugus rangkap dua. Setelah itu, lakukan penomoran atom karbon dari ujung yang terdekat dengan ikatan rangkap dua.

10

4.) Tentukan cabang yang terikat pada rantai utama.

5.) Penulisan nama: nomor cabang-nama cabang-nama rantai utama.

4. AlkunaAlkuna adalah kelompok senyawa hidrokarbon tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap tiga pada rantai utama karbonnya.

a. Deret Homolog Alkuna

Sifat deret homolog dari alkuna adalah sebagai berikut.

1.) Memiliki rumus umum CnH2n–2.

2.) Antara satu anggota dan anggota berikutnya terdapat penambahan satu senyawa CH2.

3.) Selisih massa molekul relatif antara satu anggota dan anggota berikutnya adalah 14.

4.) Semakin panjang rantai karbon, semakin tinggi titik didihnya.

Jumlah Atom C Rumus Molekul Nama

2 C2H2 Etuna

3 C3H4 Propuna

4 C4H6 Butuna

5 C5H8 Pentuna

6 C6H10 Heksuna

7 C7H12 Heptuna

8 C8H14 Oktuna

9 C9H16 Nonuna

10 C10H18 Dekuna

b. Tata Nama Alkuna

1.) Nama alkuna didasarkan pada jumlah atom penyusunnya yang diakhiri akhiran "-una".

2.) Jika strukturnya telah diketahui dan merupakan rantai tanpa cabang, di awal nama diberi huruf n (normal).

3.) Jika rantai karbonnya bercabang, tentukan terlebih dulu rantai utamanya, yaitu rantai terpanjang yang mengandung gugus rangkap tiga. Setelah itu, lakukan penomoran atom karbon dari ujung yang terdekat dengan ikatan rangkap tiga.

11

4.) Tentukan cabang yang terikat pada rantai utama.

5.) Penulisan nama: nomor cabang-nama cabang-nama rantai utama.

5. Karakteristik Senyawa Hidrokarbona. Sifat Fisik

1.) Kelarutan

Semakin banyak jumlah atom karbon yang menyusun suatu senyawa, semakin meningkat sifat kenonpolarannya. Ini berarti, semakin banyak jumlah atom karbonnya, semakin meningkat kelarutannya dalam pelarut nonpolar, sementara kelarutannya dalam pelarut polar semakin menurun.

2.) Titik Didih dan Titik Lebur

Semakin panjang rantai karbon (semakin besar massa molekul relatif ) suatu senyawa, semakin meningkat titik didih dan titik leburnya. Hal ini terjadi karena gaya London yang bekerja semakin besar, sehingga dibutuhkan suhu yang lebih tinggi untuk mendidihkan senyawa tersebut.

b. Sifat Kimia

Sifat kimia senyawa hidrokarbon berkaitan dengan reaksi kimia yang dapat terjadi pada senyawa tersebut. Secara umum, reaksi yang dapat terjadi pada senyawa hidrokarbon adalah sebagai berikut.

1.) Reaksi Adisi

Reaksi adisi merupakan reaksi pemutusan ikatan rangkap.

2.) Reaksi Eliminasi

Reaksi eliminasi merupakan reaksi pembentukan ikatan rangkap.

3.) Reaksi Substitusi

Reaksi substitusi (penggantian) adalah reaksi antara dua reaktan yang saling mempertukarkan atom-atomnya, sehingga terbentuk dua produk yang berbeda.

4.) Reaksi Redoks (Reduksi-Oksidasi)

Reaksi redoks (reduksi-oksidasi) adalah reaksi yang terjadi apabila senyawa organik bereaksi dengan suatu reduktor atau oksidator.

6. Reaksi-Reaksi pada AlkanaReaksi-reaksi yang terjadi pada alkana adalah sebagai berikut.

a. Reaksi pembakaran: reaksi dengan oksigen.

b. Reaksi substitusi: reaksi penggantian gugus.

12

c. Reaksi perengkahan (cracking): reaksi pemotongan rantai panjang menjadi rantai-rantai pendek.

7. Reaksi-Reaksi pada AlkenaReaksi-reaksi yang terjadi pada alkena adalah sebagai berikut.

a. Reaksi pembakaran: reaksi dengan oksigen.

b. Reaksi adisi: reaksi penjenuhan atau pemutusan ikatan rangkap.

c. Reaksi polimerisasi: reaksi pembentukan polimer.

8. Reaksi-Reaksi pada AlkunaReaksi-reaksi pada alkuna antara lain adalah reaksi adisi dengan H2 dan HX.

9. IsomerIsomer adalah senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi struktur dan kon� gurasi ruangnya berbeda.

Struktur

Isomer Rangka

Isomer Posisi

Isomer Fungsi

Isomer Geometri

Isomer OptikRuang

Isomer

kimia

KESETIMBANGAN KIMIA 1

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut.1. Memahami de� nisi reaksi kimia reversible dan irreversible.2. Memahami de� nisi reaksi setimbang dan kesetimbangan dinamis.3. Memahami de� nisi kesetimbangan homogen dan heterogen, serta contoh reaksinya.4. Memahami de� nisi tetapan kesetimbangan (K).5. Menyelesaikan persoalan terkait perhitungan nilai tetapan kesetimbangan konsentrasi

(Kc) dan tekanan parsial (Kp).6. Memahami hubungan antara tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc) dan tekanan

parsial (Kp).

A. Reaksi Kimia Reversible dan IrreversibleBerdasarkan arah reaksinya, reaksi kimia dikelompokkan menjadi dua, yaitu reaksi reversible (dapat balik) dan reaksi irreversible (tidak dapat balik). Reaksi reversible adalah reaksi kimia yang berjalan dua arah (bolak-balik), dari reaktan membentuk produk dan dapat kembali membentuk reaktan. Sementara itu, reaksi irreversible adalah reaksi kimia yang berjalan searah, dari reaktan membentuk produk dan tidak dapat kembali membentuk reaktan. Dari kaidah penulisan reaksi kimia, reaksi irreversible ditulis dengan panah searah ke kanan (), sedangkan reaksi reversible dituliskan dengan panah bolak-balik ().

XI

Kelas

KTSP&

K-13

2

Contoh reaksi kimia reversible adalah reaksi pembentukan NH3 dari gas nitrogen dan gas hidrogen dalam proses Haber-Bosch, serta reaksi ionisasi asam asetat.

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

CH3COOH (aq) CH3COO- (aq) + H+ (aq)

Contoh reaksi irreversible adalah reaksi pembakaran hidrokarbon, misalnya metana, dan reaksi ionisasi garam dapur.

CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O (l)

NaCl (aq) Na+ (aq) + Cl- (aq)

B. De� nisi Reaksi SetimbangSaat mempelajari laju reaksi, kita telah memahami bahwa suatu reaksi kimia berlangsung dalam kecepatan tertentu, termasuk reaksi reversible. Pada reaksi reversible, reaksi berlangsung dalam dua arah. Arah pertama adalah pembentukan produk dari reaktan, yang disebut reaksi maju (forward). Arah kedua adalah pembentukan kembali reaktan dari produk, yang disebut reaksi balik (backward).

Reaksi maju dan reaksi balik memiliki laju reaksinya masing-masing. Suatu kondisi saat laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik disebut sebagai kondisi setimbang. Dengan demikian, reaksi setimbang atau kesetimbangan adalah suatu kondisi pada reaksi reversible saat laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik.

Dalam reaksi setimbang, konsentrasi setiap komponen dalam reaksi adalah tetap. Hal ini terjadi karena penguraian suatu komponen berlangsung dalam kecepatan yang sama dengan pembentukannya kembali. Inilah yang dinamakan sebagai kesetimbangan dinamis. Dalam kesetimbangan dinamis, tidak tampak perubahan secara makroskopik (yang dapat diamati dan diukur), tetapi perubahan mikroskopik sebenarnya terus berlangsung.

C. Kesetimbangan Homogen dan HeterogenKesetimbangan homogen adalah kondisi setimbang pada reaksi reversible saat zat-zat yang terlibat reaksi berada dalam fase (wujud) yang sama. Contoh kesetimbangan homogen adalah reaksi penguraian gas N2O4 menjadi gas NO2, yang semua komponennya (produk dan reaktan) berada pada fase gas (g).

N2O4 (g) 2NO2 (g)

3

Kesetimbangan heterogen adalah kondisi setimbang pada reaksi reversible saat zat-zat yang terlibat reaksi berada dalam fase (wujud) yang berbeda. Contoh kesetimbangan heterogen adalah reaksi ionisasi air menghasilkan ion H+ dan OH-. Air (H2O) dalam fase cair (l), sedangkan H+ dan OH- dalam fase larutan (aq).

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

Pada sistem kesetimbangan heterogen, nilai konstanta kesetimbangan hanya dipengaruhi oleh zat-zat yang berwujud gas (g) dan larutan (aq).

D. Hukum Kesetimbangan dan Tetapan KesetimbanganKondisi setimbang adalah suatu kondisi pada reaksi reversible saat laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik. Kondisi setimbang menyatakan kesamaan pada laju reaksi, bukan kesamaan pada jumlah dan konsentrasi zat-zat yang bereaksi. Dengan kata lain, kondisi ini tidak menyatakan bahwa konsentrasi produk sama dengan konsentrasi reaktan, dan tidak juga menyatakan bahwa konsentrasi zat-zat yang bereaksi sama dengan konsentrasi zat-zat yang terbentuk.

Suatu percobaan untuk mengamati dinamika kesetimbangan reaksi antara N2O4 dan NO2 menunjukkan hasil sebagai berikut.

Reaksi setimbang:

N2O4 (g) 2NO2 (g)

Hasil Pengamatan Dinamika Kesetimbangan Reaksi antara N2O4 dan NO2

Konsentrasi Awal Konsentrasi SetimbangPerbandingan Konsentrasi

Saat Setimbang

[N2O4] [NO2] [N2O4] [NO2]NO

N O 2

2 4

[ ][ ]

NO

N O 2

2 4

2[ ][ ]

0,670 0,000 0,643 0,055 0,085 4,65 × 10–3

0,446 0,050 0,448 0,046 0,102 4,66 × 10–3

0,500 0,030 0,491 0,048 0,097 4,60 × 10–3

0,600 0,040 0,594 0,052 0,088 4,60 × 10–3

0,000 0,200 0,090 0,020 0,227 4,63 × 10–3

4

Berdasarkan data perhitungan pada kolom paling kanan, diketahui bahwa perbandingan antara konsentrasi zat-zat saat setimbang menunjukkan nilai yang konstan. Kondisi tersebut dipenuhi saat konsentrasi gasnya dipangkatkan dengan koe� sien reaksinya, yaitu NO2 dipangkatkan 2 dan N2O4 dipangkatkan 1. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa nilai perbandingan konsentrasi zat-zat saat setimbang dipangkatkan koe� siennya adalah konstan. Nilai konstan inilah yang dinamakan sebagai konstanta kesetimbangan (K). Hukum yang berkaitan dengan konstanta kesetimbangan disebut hukum kesetimbangan.

Hukum kesetimbangan menyatakan, "Jika suatu reaksi dalam keadaaan setimbang, maka nilai perbandingan hasil kali konsentrasi produk dipangkatkan koe� siennya dengan hasil kali konsentrasi reaktan dipangkatkan koe� siennya adalah konstan."

Secara umum, nilai konstanta kesetimbangan pada suatu reaksi dapat ditentukan sebagai berikut.

aA (g) + bB (g) cC (g) + dD (g)

K = C D

A B

[ ] [ ][ ] [ ]

c d

a b

Keterangan:

K = konstanta kesetimbangan;

[A], [B], [C], [D] = konsentrasi zat-zat dalam satuan mol/L (M); dan

a, b, c, d = koe� sien reaksi.

Oleh karena konstanta kesetimbangan tersebut dihitung dari konsentrasi zat, maka konstanta ini juga dapat disimbolkan dengan Kc, dengan “c” menunjukkan konsentrasi (concentration).

Contoh Soal 1

Reaksi pembentukan amonia (NH3) dari gas H2 dan N2 berlangsung dalam reaksi reversible. Pada kondisi setimbang, terdapat 1 mol H2, 2 mol N2, dan 2 mol NH3 dalam wadah tertutup bervolume 1 L. Besar konstanta kesetimbangan pada reaksi tersebut adalah ….

5

Pembahasan:

Reaksi pembentukan amonia dari H2 dan N2 dapat dituliskan sebagai berikut.

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

Berdasarkan persamaan reaksi tersebut, konstanta kesetimbangan K untuk reaksi pembentukan amonia adalah sebagai berikut.

K = NH

N H3

2

2 23

[ ][ ][ ]

Oleh karena [NH3] = 2 mol/L, [N2] = 2 mol/L, dan [H2] = 1 mol/L, maka:

K = 2

2 1

2

3

( )( )( )

= 2

Jadi, besar konstanta kesetimbangan pada reaksi tersebut adalah 2.

Contoh Soal 2

Pemanasan padatan CaCO3 yang menghasilkan padatan CaO dan gas CO2 berlangsung dalam reaksi reversible. Jika pada kondisi setimbang terdapat 3 mol CaCO3, 2 mol CaO, dan 2 mol CO2 dalam wadah tertutup bervolume 1 L, maka berapakah nilai konstanta kesetimbangannya (K)?

Pembahasan:

Reaksi pemanasan padatan CaCO3 menghasilkan padatan CaO dan gas CO2 dapat dituliskan sebagai berikut.

CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)

Berdasarkan persamaan reaksi tersebut, konstanta kesetimbangan K untuk reaksi pemanasan padatan CaCO3 adalah sebagai berikut.

K = [CO2]

Oleh karena [CO2] = 2 mol/L, maka:

K = 2

Jadi, nilai konstanta kesetimbangannya adalah 2.

6

E. Konstanta Kesetimbangan Tekanan Parsial (Kp)Untuk sistem kesetimbangan homogen dengan zat-zat berwujud gas, konstanta kesetimbangannya juga dapat dihitung dengan data tekanan parsial (p). Tekanan parsial adalah tekanan suatu gas yang menempati ruang bervolume tertentu pada suhu tertentu. Nilai konstanta kesetimbangan yang dihitung berdasarkan tekanan parsial disimbolkan dengan Kp.

Cara memperoleh Kp hampir sama dengan Kc. Untuk lebih jelasnya, perhatikan reaksi berikut.

aA (g) + bB (g) cC (g) + dD (g)

Dengan memasukkan nilai tekanan parsial masing-masing gas, konstanta kesetimbangan tekanan parsial dari reaksi tersebut dapat dihitung dengan rumus berikut.

Kp = pC pD

pA pB

( ) ( )( ) ( )

c d

a b

F. Hubungan Kc dengan Kp

Perhatikan reaksi berikut.

aA (g) + bB (g) cC (g) + dD (g)

Ingat bahwa nilai konstanta kesetimbangan Kc dari reaksi tersebut dapat dihitung dengan rumus berikut.

Kc = C D

A B

( ) ( )( ) ( )

c d

a b

Dengan diketahui besarnya volume ruang atau wadah, suhu, dan jumlah mol gas-gas dalam reaksi saat setimbang, nilai tekanan parsial masing-masing gas dapat dihitung dengan rumus gas ideal.

p V = n R T

p = nV

R T = M R T, dengan M = konsentrasi zat

7

Dengan memasukkan persamaan di atas ke dalam rumus Kp, maka diperoleh:

KR T R T

R T R TP

c d

a b

c d

a

=

=

C D

A B

C D

A B

[ ]( ) [ ]( )[ ]( ) [ ]( )[ ] [ ][ ] [

⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⋅ ⋅ ⋅ ⋅

]]( )

( )

⋅

⋅

( ){ }( )b

c d a+b

N

C

R T

R TK

+

=

−

∆

Jadi, hubungan Kc dengan Kp adalah sebagai berikut.

Kp = Kc (RT)∆N

Keterangan:

Kp = konstanta kesetimbangan tekanan parsial;

Kc = konstanta kesetimbangan konsentrasi zat;

R = konstanta gas ideal (8,314 J/mol K atau 0,082 L atm/mol K);

T = suhu mutlak; dan

∆N = selisih antara jumlah koe� sien produk dengan jumlah koe� sien reaktan.

Contoh Soal 3

Reaksi penguraian gas sulfur trioksida dalam kesetimbangan dituliskan sebagai berikut.

2SO3 (g) 2SO2 (g) + O2 (g)

Jika pada kondisi setimbang terdapat 2 mol gas SO3, 4 mol gas SO2, dan 2 mol gas O2 dalam wadah tertutup bervolume 1 L, maka nilai Kp pada suhu 27oC adalah …. (R = 0,082 L atm/mol K)

Pembahasan:

Diketahui:

[SO3] = 2 mol/L

[SO2] = 4 mol/L

[O2] = 2 mol/L

T = 27oC = 27 + 273 = 300 K

R = 0,082 L atm/mol K

8

Ditanya: Kp = ... ?

Dijawab:

Ada dua cara yang dapat digunakan untuk menyelesaikan soal tersebut.

Cara 1: menghitung tekanan parsial masing-masing gas, kemudian memasukkan nilai tekanan parsial tersebut ke dalam rumus Kp.

Tekanan parsial dapat dihitung dengan rumus berikut.

p = M R T

pSO3 = (2 mol/L) (0,082) (300) = 49,2 atm

pSO2 = (4 mol/L) (0,082) (300) = 98,4 atm

pO2 = (2 mol/L) (0,082) (300) = 49,2 atm

Dengan demikian, diperoleh:

K

p p

pP =

=

= 196, 8

SO O

SO

98, 4 49,2

49,2

2

2

2

3

2

2

2

( ) ( )( )

( ) ( )( )

Cara 2: menghitung Kc terlebih dahulu, kemudian menghitung Kp dengan rumus Kp = Kc (RT)∆N.

Konstanta kesetimbangan konsentrasi dari reaksi tersebut dapat ditentukan dengan rumus berikut.

K C =

=

= 8

SO O

SO

4 2

2

2

2

2

3

2

2

2

[ ] [ ][ ]

( ) ( )( )

Dengan demikian, diperoleh:

Kp = Kc (RT)∆N

= 8 (0,082 × 300)(3 − 2)

= 196,8

Jadi, nilai Kp reaksi tersebut pada suhu 27oC adalah 196,8.

kimia

KESETIMBANGAN KIMIA 2

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut.1. Memahami faktor-faktor yang memengaruhi kesetimbangan.2. Menentukan nilai konstanta kesetimbangan (K) dari gabungan dua reaksi atau lebih.3. Memahami makna konstanta kesetimbangan dan kesetimbangan disosiasi.4. Memahami aplikasi kesetimbangan dalam kehidupan sehari-hari.

A. Faktor-Faktor yang Memengaruhi KesetimbanganKesetimbangan kimia adalah kondisi yang dinamis. Oleh karena itu, pergeseran kesetimbangan adalah bagian yang tak terpisahkan dari kesetimbangan itu sendiri. Suatu sistem yang setimbang akan cenderung mempertahankan kesetimbangannya. Apabila ada pengaruh dari luar, maka sistem tersebut akan berubah sedemikian rupa untuk kembali mencapai kondisi setimbang. Hal ini dikenal dengan asas Le Chatelier, yaitu jika dalam suatu sistem kesetimbangan diberikan aksi, maka sistem akan berubah sedemikian rupa sehingga pengaruh aksi tersebut menjadi sekecil mungkin.

Adanya aksi pada sistem kesetimbangan menyebabkan pergeseran kesetimbangan. Pergeseran kesetimbangan adalah kondisi saat reaksi berubah arah karena adanya aksi atau faktor-faktor yang memengaruhi kesetimbangan. Faktor-faktor yang memengaruhi kesetimbangan antara lain sebagai berikut.

XI

Kelas

KTSP&

K-13

2

1. Konsentrasi ZatDalam suatu sistem kesetimbangan, jika konsentrasi salah satu zat diubah, maka kesetimbangan akan bergeser menjauhi zat yang dinaikkan konsentrasinya atau bergeser ke arah zat yang diturunkan konsentrasinya. Sebagai contoh, perhatikan reaksi pembentukan amonia dari gas nitrogen dan gas hidrogen berikut.

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

Apabila konsentrasi N2 dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukan NH3 (kanan). Apabila konsentrasi NH3 diturunkan, maka kesetimbangan juga akan bergeser ke arah pembentukan NH3 (kanan).

Contoh lainnya dapat kamu lihat pada reaksi kesetimbangan berikut.

Fe3+ (aq) + SCN- (aq) FeSCN2+ (aq)

Reaksi akan bergeser ke arah produk jika konsentrasi reaktan dinaikkan atau konsentrasi produk diturunkan. Reaksi akan bergeser ke arah reaktan jika konsentrasi produk dinaikkan atau konsentrasi reaktan diturunkan.

2. Suhu SistemPengaruh suhu pada pergeseran kesetimbangan adalah sebagai berikut.

• Jika suhu dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi endoterm (∆H = +).

• Jika suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi eksoterm (∆H = –).

Sebagai contoh, perhatikan reaksi berikut.

A + B C + D ∆H = –25 kJ

Berdasarkan persamaan reaksinya, reaksi tersebut adalah reaksi reversible yang berlangsung dalam dua arah. Oleh karena ∆H bernilai negatif, maka reaksi maju (ke arah produk) merupakan reaksi eksoterm dan reaksi balik (ke arah reaktan) merupakan reaksi endoterm. Jika suhu dinaikkan, maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi endoterm (kiri). Sementara itu, jika suhu diturunkan, maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi eksoterm (kanan).

3

Contoh lainnya dapat kamu lihat pada beberapa reaksi berikut.

2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) ∆H = –198,2 kJ

Berdasarkan persamaan reaksinya, reaksi pembentukan produk berlangsung secara eksotermis. Jika suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi eksoterm, yaitu pembentukan produk. Dengan demikian, agar produk meningkat, suhu sistem harus diturunkan.

Perhatikan reaksi berikut.

N2O4 (g) 2NO2 (g) ∆H = +58,0 kJ

N2O4 adalah gas tidak berwarna, sedangkan NO2 adalah gas berwarna cokelat. Berdasarkan persamaan reaksinya, reaksi penguraian N2O4 menjadi NO2 berlangsung secara endotermis. Jika suhu diturunkan, maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi eksoterm, yaitu pembentukan N2O4. Akibatnya, terjadi perubahan warna cokelat menjadi tidak berwarna. Sementara itu, jika suhu dinaikkan, maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi endoterm, yaitu pembentukan NO2. Akibatnya, warna cokelat yang terbentuk semakin banyak.

3. Volume dan TekananVolume dan tekanan menggeser kesetimbangan dengan mekanisme yang sama tetapi berkebalikan. Hal ini terjadi karena hubungan keduanya berbanding terbalik pada hukum gas ideal (PV = nRT). Pergeseran kesetimbangan yang dipengaruhi oleh volume dan tekanan adalah sebagai berikut.

• Jika volume diperbesar/tekanan diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koe� sien reaksi yang lebih besar.

• Jika volume diperkecil/tekanan diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koe� sien reaksi yang lebih kecil.

• Jika jumlah koe� sien reaksi sebelah kiri (reaktan) sama dengan jumlah koe� sien reaksi sebelah kanan (produk), maka perubahan volume dan tekanan tidak menggeser kesetimbangan.

Sebagai contoh, perhatikan reaksi pembentukan amonia berikut.

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

4

Pada reaksi tersebut, jumlah koe� sien reaksi sebelah kiri (reaktan) adalah 1 + 3 = 4, sedangkan jumlah koe� sien reaksi sebelah kanan (produk) adalah 2. Apabila volume diperkecil atau tekanan diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukan NH3 (kanan) yang jumlah koe� sien reaksinya lebih kecil. Apabila volume diperbesar atau tekanan diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri yang jumlah koe� sien reaksinya lebih besar.

Contoh lainnya dapat kamu lihat pada beberapa reaksi berikut.

2SO3 (g) 2SO2 (g) + O2 (g)

Pada reaksi tersebut, jumlah koe� sien reaksi sebelah kiri (reaktan) adalah 2, sedangkan jumlah koe� sien reaksi sebelah kanan (produk) adalah 2 + 1 = 3. Apabila volume diperkecil atau tekanan diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi balik yang jumlah koe� siennya lebih kecil. Pada reaksi ini terjadi pembentukan reaktan. Apabila volume diperbesar atau tekanan diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi maju yang jumlah koe� sien reaksinya lebih besar. Pada reaksi ini terjadi pembentukan produk.

Perhatikan reaksi berikut.

H2 (g) + F2 (g) 2HF (g)

Pada reaksi tersebut, jumlah koe� sien reaksi sebelah kiri (reaktan) sama dengan jumlah koe� sien reaksi sebelah kanan (produk), yaitu 2. Dengan demikian, perubahan tekanan dan volume tidak menggeser kesetimbangan.

4. Penambahan KatalisKatalis adalah senyawa yang dapat mempercepat laju reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi. Pada reaksi reversible, katalis dapat mempercepat tercapainya kesetimbangan. Namun, tidak memengaruhi pergeseran kesetimbangan atau jumlah produk yang dihasilkan.

Dari keempat faktor yang memengaruhi kesetimbangan, hanya perubahan suhu yang dapat mengubah nilai konstanta kesetimbangan. Perubahan konsentrasi, volume, dan tekanan sistem hanya menggeser kesetimbangan tanpa mengubah nilai konstantanya. Jika perubahan suhu menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah reaksi maju, maka nilai konstanta kesetimbangan (K) meningkat. Namun, jika perubahan

5

suhu menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah reaksi balik, maka nilai konstanta kesetimbangan (K) menurun.

B. Perhitungan Nilai Konstanta Kesetimbangan (K) pada Gabungan Dua Reaksi atau LebihPada suatu reaksi yang terdiri atas dua tahap reaksi atau lebih dengan nilai konstanta kesetimbangan masing-masing, penggabungan reaksi-reaksi tersebut akan menghasilkan konstanta kesetimbangan K yang baru. Nilai K hasil penggabungan reaksi-reaksi tersebut adalah hasil perkalian nilai K masing-masing reaksi (K1 × K2 × K3 × ...).

Jika modi� kasi reaksi dilakukan dalam proses penggabungan reaksi, maka berlaku aturan berikut.

• Jika koe� sien reaksi dikalikan n, maka nilai K menjadi Kn.

• Jika koe� sien reaksi dibagi dengan n, maka nilai K menjadi K n1

.

• Jika reaksi dibalik, maka nilai K menjadi 1K

.

Contoh Soal 1

Perhatikan reaksi berikut.

a. A2 (g) + B2 (g) 2AB (g) K = 0,5

b. A2B (g) + BC (g) 2AB (g) + C (g) K = 2

Berapakah nilai K untuk reaksi A2 (g) + B2 (g) + C (g) A2B (g) + BC (g)?

Pembahasan:

Untuk membentuk reaksi A2 (g) + B2 (g) + C (g) A2B (g) + BC (g), reaksi pertama tidak berubah dan reaksi kedua dibalik.

a. A2 (g) + B2 (g) 2AB (g) K = 0,5

b. 2AB (g) + C (g) A2B (g) + BC (g) K = 12

= 0,5

Hasil penggabungan dua reaksi tersebut adalah sebagai berikut.

A2 (g) + B2 (g) + C (g) A2B (g) + BC (g) K = 0,5 × 0,5 = 0,25

Jadi, nilai K untuk reaksi A2 (g) + B2 (g) + C (g) A2B (g) + BC (g) adalah 0,25.

6

C. Makna Konstanta Kesetimbangan dan Kesetimbangan Disosiasi1. Makna Konstanta Kesetimbangan

Konstanta kesetimbangan adalah informasi yang penting untuk mengetahui banyak hal mengenai suatu reaksi reversible. Dengan mengetahuhi nilai konstanta kesetimbangan, kita dapat melakukan hal-hal berikut.

a. Memprediksi arah reaksi

Nilai konstanta kesetimbangan adalah hasil bagi konsentrasi produk terhadap konsentrasi reaktan yang masing-masing dipangkatkan koe� sien reaksinya. Oleh karena konsentrasi produk selalu sebagai pembilang, maka nilai konstanta kesetimbangan menunjukkan besar-kecilnya jumlah produk yang dihasilkan. Nilai K yang besar menunjukkan arah reaksi cenderung membentuk produk (reaksi maju). Sementara itu, nilai K yang kecil menunjukkan arah reaksi cenderung membentuk reaktan kembali (reaksi balik).

b. Menentukan apakah suatu reaksi reversible sudah mencapai kesetimbangan atau belum

Jika konstanta kesetimbangan suatu reaksi reversible pada suhu dan tekanan tertentu sudah diketahui, kita dapat memprediksikan apakah reaksi tersebut sudah mencapai kesetimbangan atau belum. Untuk memprediksikannya, kita harus menghitung nilai Q dengan cara yang sama saat menghitung nilai K. Nilai tersebut merupakan konsentrasi produk yang dipangkatkan koe� sien dan dibagi dengan konsentrasi reaktan yang dipangkatkan koe� sien. Jika nilai Q sama dengan nilai K yang sudah diketahui, maka reaksi tersebut berada dalam keadaan setimbang.

c. Menentukan komposisi zat-zat dalam kondisi setimbang

Jika nilai konstanta kesetimbangan diketahui, komposisi zat-zat dalam kondisi setimbang juga dapat diketahui.

2. Kesetimbangan DisosiasiReaksi disosiasi adalah reaksi penguraian suatu zat menjadi zat yang lebih sederhana. Apabila reaksi penguraian tersebut berlangsung dalam reaksi reversible, yang suatu saat mencapai kesetimbangan, maka kondisi setimbang yang tercapai dinamakan kesetimbangan disosiasi.

7

Dalam reaksi disosiasi dikenal istilah derajat disosiasi, yaitu perbandingan antara jumlah zat yang terurai terhadap jumlah zat mula-mula. Derajat disosiasi disimbolkan dengan α dan dirumuskan sebagai berikut.

α =Jumlah zat terurai mol

Jumlah zat mula - mula mol( )( )

Derajat disosiasi bernilai antara 0 sampai 1 atau antara 0% sampai 100%. Derajat disosiasi bernilai 0 artinya tidak ada zat yang terurai, sedangkan derajat disosiasi bernilai 1 artinya zat terurai sempurna.

D. Aplikasi Kesetimbangan dalam Kehidupan Sehari-hariBeberapa contoh aplikasi kesetimbangan dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut.

1. Proses Haber-Bosch dalam Pembuatan AmoniaProses pembuatan amonia berlangsung menurut reaksi berikut.

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) ∆H = –92 kJ

Proses ini pertama kali diperkenalkan oleh Fritz Haber dari Jerman pada tahun 1913. Selanjutnya, proses tersebut dikembangkan dalam skala industri oleh Carl Bosch, sehingga proses pembuatan amonia dikenal dengan proses Haber-Bosch.

Reaksi pembuatan amonia adalah reaksi kesetimbangan. Oleh karena itu, untuk mendapatkan produk sebanyak-banyaknya digunakan asas Le Chatelier dengan usaha menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan amonia.

Dilihat dari reaksinya yang eksotermis, untuk memperoleh produk sebanyak-banyaknya, proses harus dilakukan pada suhu rendah. Akan tetapi, pada suhu rendah reaksi berlangsung lambat, sehingga perlu ditambahkan katalis Fe yang diberi promotor Al2O3 dan K2O.

Selain suhu, faktor tekanan juga perlu diperhatikan. Pembentukan amonia seharusnya akan meningkat jika proses berlangsung pada tekanan tinggi. Akan tetapi, proses pada tekanan tinggi memerlukan biaya yang lebih besar dan perlu mempertimbangkan

8

keamanan konstruksi bangunan. Dengan berbagai pertimbangan tersebut, didapatkan kondisi optimum pembentukan amonia yang secara ekonomis paling menguntungkan. Kondisi optimum proses pembentukan amonia tersebut berlangsung pada tekanan 140 – 340 atm dengan suhu antara 400o – 600oC.

2. Pembuatan Asam Sulfat dengan Proses KontakPembuatan asam sulfat dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu proses bilik timbal dan proses kontak. Akan tetapi, proses bilik timbal sudah banyak ditinggalkan karena tidak terlalu menguntungkan. Proses kontak lebih dipilih karena dapat menghasilkan asam sulfat dengan kadar mencapai 99% dengan biaya yang lebih murah.

Proses pembuatan asam sulfat berlangsung dalam 3 tahap, yaitu:

a. Proses oksidasi belerang menjadi belerang dioksida

S (s) + O2 (g) SO2 (g)

b. Oksidasi belerang dioksida (SO2) menjadi belerang trioksida (SO3).

2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) ∆H = –196 kJ

c. Mereaksikan SO3 dengan air (H2O).

Pada tahap ini, SO3 tidak langsung direaksikan dengan air. Akan tetapi, terlebih dahulu dilarutkan dalam H2SO4. Reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut.

SO3 (g) + H2SO4 (aq) H2S2O7 (l)

H2S2O7 (l) + H2O (l) 2H2SO4 (aq)

Tahapan yang paling menentukan pada proses pembuatan asam sulfat adalah tahapan pembentukan SO3 dari SO2. Reaksi pembentukan SO3 dari SO2 adalah reaksi reversible, sehingga untuk meningkatkan produknya dilakukan usaha-usaha berdasarkan asas Le Chatelier.

Berdasarkan jumlah koe� sien reaksi pada pembentukan SO3, untuk meningkatkan produknya, proses harus dilakukan pada tekanan tinggi. Selain itu, karena reaksi pembentukan SO3 adalah reaksi eksotermis, maka untuk meningkatkan produknya, proses harus dilakukan pada suhu rendah. Akan tetapi, pada suhu rendah reaksi berlangsung lambat, sehingga ke dalam reaksi perlu ditambahkan katalis V2O5.

9

Sama halnya dengan proses pembuatan amonia, percobaan terus dilakukan untuk memperoleh kondisi optimum. Berdasarkan berbagai percobaan, kondisi optimum untuk proses pembuatan asam sulfat dalam skala industri berlangsung pada suhu antara 400oC–450oC dan tekanan 1 atm. Hasil yang diperoleh melalui proses ini adalah H2SO4 dengan kadar 97%–99%.

1

kimia

LAJU REAKSI 1

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut.1. Memahami konsep molaritas.2. Memahami de� nisi dan faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi.

A. MOLARITAS

Molaritas merupakan salah satu satuan konsentrasi yang dide� nisikan sebagai jumlah mol zat terlarut dalam satu liter larutan. Molaritas dinotasikan dengan M dan dirumuskan sebagai berikut.

M =nV

dengan n =g

Mr

Keterangan:

M = molaritas (mol/L atau M);

n = mol zat terlarut (mol);

V = volume larutan (L);

g = massa zat terlarut (gram); dan

Mr = massa molekul relatif.

XI

Kelas

KTSP&

K-13

2

Contoh Soal 1

Jika 4 gram NaOH (Mr = 40) dilarutkan dalam air hingga volumenya 500 mL, maka molaritas larutan tersebut adalah ....

Pembahasan:

Diketahui:

g = 4 gram

Mr = 40

V = 500 mL = 0,5 L

Ditanya: M = ... ?

Dijawab:

Mol NaOH:

n =g

Mr

=4

40= 0,1 mol

Molaritas NaOH yang dilarutkan air hingga volumenya 500 mL:

M =nV

=0,10,5

= 0,2 M

Jadi, molaritas larutan tersebut adalah 0,2 M.

Untuk larutan pekat, molaritas dapat dihitung dengan rumus berikut.

MMr

=% 10ρ× ×

Keterangan:

M = molaritas (M);

ρ = massa jenis (g/mL atau kg/L);

% = persen massa; dan

Mr = massa molekul relatif.

3

Contoh Soal 2

Larutan asam sulfat (H2SO4) pekat dengan kadar 98% memiliki massa jenis sebesar 1,8 g/mL. Berapakah molaritas larutan tersebut? (Ar H = 1, Ar S = 32, Ar O = 16)

Pembahasan:

Diketahui:

% = 98

ρ = 1,8 g/mL

Ar H = 1

Ar S = 32

Ar O = 16

Ditanya: M = ...?

Dijawab:

Mula-mula, tentukan Mr H2SO4.

Mr H2SO4 = (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16)

= 2 + 32 + 64

= 98

Kemudian, tentukan molaritas larutan dengan rumus berikut.

M

Mr

=% 10

=1, 8 98 10

98= 18 M

ρ× ×

× ×

Jadi, molaritas larutan tersebut adalah 18 M.

B. PENGERTIAN LAJU REAKSI

Laju dide� nisikan sebagai cepat atau lambatnya suatu proses berlangsung. Laju dihitung dari besarnya perubahan yang terjadi dalam satu satuan waktu (detik, menit, jam, hari atau tahun). Reaksi kimia dide� niskan sebagai proses perubahan suatu pereaksi (reaktan) menjadi hasil reaksi (produk). Berdasarkan kedua de� nisi tersebut, laju reaksi dapat diartikan sebagai cepat atau lambatnya suatu reaksi kimia berlangsung, yang dihitung dari besarnya perubahan konsentrasi produk dalam satu satuan waktu. Pada laju reaksi, konsentrasi produk akan bertambah dan konsentrasi reaktan akan berkurang.

4

vMt

=∆∆

Keterangan:

v = laju reaksi (M/s);

∆M = perubahan konsentrasi produk (M); dan

∆t = t2 – t1 = selang waktu terbentuknya produk pada konsentrasi tertentu (s).

a. Laju Rata-Rata

Laju rata-rata adalah laju untuk selang waktu tertentu. Perbedaan antara laju rata-rata dan laju sesaat dapat dimisalkan dengan laju kendaraan. Sebagai contoh, suatu kendaraan menempuh jarak 250 km dalam 5 jam. Laju rata-rata kendaraan tersebut adalah

250 km 5 jam

= 50 km/jam. Selama perjalanan, laju kendaraan tidak selalu 50 km/jam, tetapi

berubah-ubah sesuai dengan yang ditunjukkan oleh speedometer pada waktu tertentu. Laju kendaraan yang ditunjukkan oleh speedometer inilah yang dinamakan laju sesaat.

b. Laju Sesaat

Laju sesaat adalah laju pada saat tertentu. Seperti yang telah dicontohkan sebelumnya, laju berubah dari waktu ke waktu. Pada suatu reaksi, laju akan semakin kecil seiring bertambahnya waktu. Hal ini dikarenakan semakin berkurangnya konsentrasi reaktan. Pada gra� k laju reaksi (konsentrasi terhadap waktu), laju sesaat dapat dihitung dari gradien garisnya.

C. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMENGARUHI LAJU REAKSI

Pada bagian ini, kita akan belajar tentang faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi. Dengan memahami faktor-faktor tersebut, kita dapat mengendalikan suatu reaksi, yaitu melambatkan laju reaksi yang merugikan dan meningkatkan laju reaksi yang menguntungkan.

a. Konsentrasi Pereaksi

Konsentrasi memiliki peranan yang sangat penting dalam laju reaksi. Semakin besar konsentrasi pereaksi, semakin sering tumbukan antarpartikel terjadi. Akibatnya, laju reaksi semakin cepat. Sebaliknya, jika konsentrasi pereaksi semakin kecil, maka tumbukan antarmolekul semakin jarang terjadi. Akibatnya, laju reaksi semakin lambat.

5

b. Suhu

Suhu juga sangat berperan dalam laju reaksi. Jika suhu dinaikkan, maka partikel-partikel semakin aktif bergerak dan tumbukan semakin sering terjadi. Akibatnya, laju reaksi semakin cepat. Sebaliknya, jika suhu diturunkan, maka partikel-partikel semakin tidak aktif bergerak. Akibatnya, laju reaksi semakin lambat.

c. Tekanan

Laju pada suatu reaksi yang melibatkan reaktan dalam wujud gas juga dipengaruhi oleh tekanan. Penambahan tekanan dengan memperkecil volume akan memperbesar konsentrasi. Semakin besar konsentrasi, semakin cepat laju reaksi.

d. Katalis

Katalis adalah suatu zat yang dapat mempercepat laju reaksi tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Dengan kata lain, katalis berperan dalam suatu reaksi, tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk.

Cara kerja katalis sehingga dapat mempercepat laju reaksi adalah dengan menurunkan energi aktivasi, yaitu energi yang dibutuhkan untuk melangsungkan suatu reaksi.

e. Luas Permukaan Sentuh

Luas permukaan sentuh memiliki peranan yang sangat penting dalam laju reaksi. Semakin besar luas permukaan bidang sentuhnya, semakin sering tumbukan antarpartikel terjadi. Akibatnya, laju reaksi semakin cepat. Sebaliknya, semakin kecil luas permukaan bidang sentuhnya, semakin jarang tumbukan antarpartikel terjadi. Akibatnya, laju reaksi semakin lambat.

Karakteristik kepingan zat yang direaksikan juga ikut berpengaruh, yaitu semakin halus kepingannya, semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi. Sebaliknya, semakin kasar kepingannya, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi.

kimia

LAJU REAKSI II

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut.1. Mengetahui persamaan laju reaksi.2. Memahami orde reaksi dan konstanta laju reaksi.3. Menyelesaikan permasalahan tentang perhitungan laju reaksi.

A. Persamaan Laju ReaksiSetelah mempelajari de� nisi laju reaksi dan faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi, kita akan belajar tentang persamaan laju reaksi. Persamaan ini akan digunakan dalam berbagai penyelesaian soal terkait laju reaksi. Perhatikan reaksi berikut.

aA + bB → cC + dD

Oleh karena laju reaksi dide� nisikan sebagai jumlah produk yang terbentuk atau jumlah reaktan yang bereaksi dalam waktu tertentu, maka besarnya laju reaksi dapat dihitung dengan persamaan berikut.

XI

Kelas

KTSP&

K-13

2

v = r = k [A]x [B]y

Keterangan:

v = r = laju reaksi (M/s);

k = konstanta laju reaksi;

[A] = konsentrasi pereaksi A (M);

[B] = konsentrasi pereaksi B (M);

x = orde reaksi zat A;

y = orde reaksi zat B; dan

x + y = orde reaksi total.

Dari persamaan tersebut, dapat diketahui bahwa persamaan laju reaksi menunjukkan hubungan antara laju reaksi dan konstanta laju reaksi serta konsentrasi pereaksi. Oleh karena konstanta laju reaksi dan orde reaksi hanya dapat ditentukan berdasarkan percobaan, maka persamaan laju reaksi juga hanya dapat ditentukan dari percobaan.

Contoh Soal 1

Perhatikan reaksi berikut.

H2 (g) + I2 (s) → 2HI (aq)

Diketahui konsentrasi H2 dan I2 pada saat tertentu berturut-turut 2 M dan 0,5 M. Jika konstanta laju reaksinya sebesar 0,125 M–2s–1, orde reaksi H2 adalah 1, dan orde reaksi I2

adalah 2, maka besarnya laju reaksi adalah ... M/s.

Pembahasan:

Diketahui:

[H2] = 2 M

[I2] = 0,5 M

k = 0,125 M–2s–1

orde reaksi H2 = 1

orde reaksi I2 = 2

Ditanya: r = ... ?

3

Dijawab:

Berdasarkan informasi yang diketahui, persamaan laju reaksi pembentukan HI dapat ditulis sebagai berikut.

r = 0,125 [H2] [I2]2

Dengan mensubstitusikan konsentrasi masing-masing reaktan, diperoleh:

r = (0,125) (2) (0,5)2

= (18

) (2) (14

)

= 1

16

= 6,25 × 10–2 M/s

Jadi, besarnya laju reaksi tersebut adalah 6,25 × 10–2 M/s.

Contoh Soal 2

Persamaan reaksi 2SO2 (g) + O2 (g) → 2SO3 (g) memiliki persamaan laju reaksi r = 2,5 [SO2]2 [O2]. Jika dalam wadah sebesar 2 L terdapat 4 mol SO2 dan 2 mol O2, berapakah laju reaksinya?

Pembahasan:

Diketahui:

r = 2,5 [SO2]2 [O2]

SO2 = 4 mol

O2 = 2 mol

V = 2 L

Ditanya: r = ...?

Dijawab:

Nilai laju reaksi dalam M/s dapat dihitung menggunakan persamaan laju reaksi seperti yang tertulis pada soal. Untuk menyelesaikan persoalan tersebut, kita harus menghitung dahulu konsentrasi reaktan (SO2 dan O2) menggunakan rumus molaritas.

M = M =nV

M SO2 = 4 mol

2 L= 2 M

M O2 = 2 mol

2 L= 1 M

4

Dengan demikian, diperoleh:

r = 2,5 [SO2]2 [O2]

= 2,5 (2)2 (1)

= 10 M/s

Jadi, besarnya laju reaksi tersebut adalah 10 M/s.

B. Orde ReaksiOrde atau tingkat reaksi adalah suatu angka yang menunjukkan besarnya pengaruh konsentrasi reaktan terhadap suatu reaksi. Semakin besar orde reaksi suatu reaktan, semakin besar pula pengaruh konsentrasi reaktan tersebut terhadap laju reaksi. Sebagai contoh, perhatikan persamaan laju reaksi berikut.

r = k [A] [B]2

Persamaan reaksi tersebut menunjukkan bahwa reaktan A memiliki orde reaksi 1 dan reaktan B memiliki orde reaksi 2. Jika konsentrasi A menjadi dua kali semula, sedangkan konsentrasi B tetap, maka laju reaksi menjadi dua kali semula. Berbeda dengan jika konsentrasi B menjadi dua kali semula, sedangkan konsentrasi A tetap, maka laju reaksi menjadi empat kali semula. Hal ini menunjukkan bahwa orde reaksi menentukan besarnya pengaruh konsentrasi suatu reaktan terhadap laju reaksi.

Orde suatu reaksi ditentukan berdasarkan percobaan. Jenis-jenis reaksi berdasarkan ordenya adalah sebagai berikut.

1. Reaksi Orde 0 Pada reaksi orde 0, laju reaksi tidak bergantung pada konsentrasi. Contoh persamaan laju reaksi yang berorde 0 adalah r = k [A]0 atau r = k.

r = kr

[A]

5

2. Reaksi Orde 1Pada reaksi orde 1, laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi pereaksi. Jika konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali semula, maka laju reaksi akan meningkat menjadi dua kali semula. Contoh persamaan laju reaksi yang berorde 1 adalah r = k [A].

r = k[A]

r

[A]

3. Reaksi Orde 2Pada reaksi orde 2, kenaikan laju reaksi sebanding dengan kenaikan konsentrasi pereaksi pangkat dua. Jika konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali semula, maka laju reaksinya menjadi empat kali semula. Contoh persamaan laju reaksi yang berorde 2 adalah r = k [A] [B], r = k [A]2, dan r = k [B]2.

r = k[A]2

r

[A]

Dari penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa jika konsentrasi suatu zat dinaikkan a kali semula, maka laju reaksinya menjadi b kali semula. Hubungan a dan b dapat dituliskan dengan b = ax, dengan x adalah orde reaksi terhadap zat tersebut.

C. Konstanta Laju ReaksiKonstanta laju reaksi k adalah suatu bilangan yang menentukan nilai laju reaksi terhadap konsentrasi-konsentrasi pereaksi. Nilai k bergantung pada suhu dan jenis pereaksi, sedangkan satuannya bergantung pada orde reaksi totalnya.

6

1. Reaksi Orde 0Untuk reaksi orde 0 dengan persamaan reaksi r = k dan konstanta laju reaksi memiliki satuan M/s.

2. Reaksi Orde 1Untuk reaksi orde 1 dengan persamaan laju reaksi r = k [A], konstanta laju reaksi memiliki satuan s–1.

3. Reaksi Orde 2Untuk reaksi orde 2 dengan persamaan laju reaksi r = k [A]2, konstanta laju reaksi memiliki satuan M–1s–1.

Contoh Soal 3

Data hasil suatu percobaan adalah sebagai berikut.

Percobaan [A] (M) [B] (M) r (M/s)

1 0,10 0,10 2,2 × 10–4

2 0,20 0,30 19,8 × 10–4

3 0,10 0,30 19,8 × 10–4

a. Tentukan orde reaksi terhadap A dan B!

b. Tentukan nilai konstanta laju reaksi!

Pembahasan:

a. Orde reaksi terhadap A dan B dapat ditentukan dengan membandingkan data-data percobaan. Untuk menentukan orde reaksi terhadap A, bandingkan dua data percobaan yang mempunyai konsentrasi B tetap. Dalam hal ini yaitu pada percobaan 2 dan 3. Untuk menentukan orde reaksi terhadap B, bandingkan dua data percobaan yang mempunyai konsentrasi A tetap. Dalam hal ini yaitu pada percobaan 1 dan 3.

Misalkan orde reaksi terhadap A adalah x dan orde reaksi terhadap B adalah y, maka persamaan laju reaksinya r = k [A]x [B]y.

7

Orde reaksi terhadap A (percobaan 2 dan 3):

rr

k

k

x y

x2

3y

4

4

=0,20 0,30

0,10 0,30

19, 8 10

19, 8 10

( ) ( )( ) ( )

⇔ ××

−

− ==

= 0

2

1

( )( )

x

x

x⇔

Jadi, orde reaksi terhadap A adalah 0.

Orde reaksi terhadap B (percobaan 1 dan 3):

rr

k

k

x y

x y

y

1

34

4

=

=

0,10 0,10

0,10 0,30

2,2 10

19, 8 10

1

( ) ( )( ) ( )

( )⇔ ×

×

−

− 33

19

=1

3= 2

( )( )( )

y

y

y

y

⇔

⇔

Jadi, orde reaksi terhadap B adalah 2.

b. Berdasarkan hasil perhitungan orde reaksi pada bagian a, persamaan laju reaksi dapat dituliskan sebagai berikut.

r = k [A]0 [B]2 = k [B]2

Konstanta laju reaksi dapat ditentukan dengan mensubstitusikan salah satu data percobaan ke persamaan laju reaksi. Jika data percobaan 1 disubstitusikan ke dalam persamaan laju reaksi, maka nilai k dapat ditentukan sebagai berikut.

r = k [B]2

⇔ 2,2 × 10–4 = k (0,1)2

⇔ k = 2,2 × 10–2

Jadi, nilai konstanta laju reaksinya adalah k = 2,2 × 10–2 dengan satuan M–1s–1.

8

Contoh Soal 4

Reaksi pembentukan amonia dari gas nitrogen dan hidrogen adalah sebagai berikut.

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

1) Jika konsentrasi N2 tetap dan konsentrasi H2 dinaikkan dua kali semula, maka laju reaksi meningkat empat kali semula.

2) Jika konsentrasi H2 tetap dan konsentrasi N2 dinaikkan dua kali semula, maka laju reaksi meningkat dua kali semula.

Berdasarkan informasi tersebut, tentukan persamaan laju reaksinya!

Pembahasan:

Hubungan antara orde reaksi dan laju reaksi adalah hubungan eksponensial (pangkat). Berdasarkan pernyataan pertama, ketika konsentrasi H2 dinaikkan 2 kali semula, maka laju reaksi meningkat menjadi 22 = 4 kali semula. Berdasarkan pernyataan kedua, ketika konsentrasi N2 dinaikkan 2 kali semula, maka laju reaksi meningkat menjadi 21 = 2 kali semula. Dengan demikian, orde reaksi untuk H2 adalah 2 dan orde reaksi untuk N2 adalah 1.

Jadi, persamaan laju reaksinya dapat ditulis dengan r = k [N2] [H2]2.

Contoh Soal 5

Berikut ini adalah data hasil percobaan pada suhu tertentu untuk reaksi:

2A + B + 3C → D

Percobaan [A] (M) [B] (M) [C] (M) t (s)

1 0,4 0,24 0,01 152

2 0,8 0,24 0,01 76

3 1,2 0,24 0,01 51

4 0,4 0,48 0,01 152

5 0,4 0,12 0,01 150

6 0,4 0,12 0,02 75

7 0,4 0,24 0,03 50

9

Tentukan:

a. Orde reaksi terhadap A, B, dan C!

b. Persamaan laju reaksi!

Pembahasan:

Misalkan orde reaksi terhadap A, B, dan C berturut-turut adalah x, y, dan z, maka persamaan laju reaksinya dapat ditulis dengan r = k [A]x [B]y [C]z.

Perlu diketahui bahwa pada data percobaan yang diketahui adalah waktu (t, sekon), bukan laju reaksi (r, M/s). Perlu diingat bahwa laju reaksi berbanding terbalik dengan waktu. Dengan demikian, ketika membuat perbandingan data, misalnya r1 terhadap r2,

yaitu rr1

2

akan setara dengan t2 terhadap t1, yaitu

tt

2

1

. Ingat data konsentrasi tidak

perlu dibalik!

Orde reaksi terhadap A (percobaan 1 dan 2):

tt

k

k

x y z

x y z

x

2

1=

( )

( )

152=

0, 4 0,24 0, 01

0, 8 0,24 0, 01

76 1

( ) ( )( ) ( )

( )⇔

22= 1

( )x

x⇔

Jadi, orde reaksi terhadap A adalah 1.

Orde reaksi terhadap B (percobaan 1 dan 4):

tt

k

k

x y z

x y z4

1=

152=

0, 40 0,24 0, 01

0, 40 0, 48 0, 01

152 1

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

⇔(( )( )

y

y

y2

= 0⇔

Jadi, orde reaksi terhadap B adalah 0.

10

Orde reaksi terhadap C (percobaan 5 dan 6):

tt

k

k

x y z

x y z6

5=

75150

=

0, 40 0,12 0, 01

0, 40 0,12 0, 021

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

(⇔

))( )

z

z

z2

= 1⇔

Jadi, orde reaksi terhadap C adalah 1.

Dengan demikian, diperoleh nilai berikut.

a. Orde reaksi terhadap A, B, dan C berturut-turut adalah 1, 0, dan 1.

b. Persamaan laju reaksi: r = k [A] [C].

kimia

MINYAK BUMI

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut.1. Memahami de� nisi dan pembentukan minyak bumi.2. Memahami fraksi-fraksi minyak bumi.3. Memahami proses pengolahan minyak bumi.4. Memahami pemanfaatan minyak bumi.

A. De� nisi dan Pembentukan Minyak BumiMinyak bumi yang dalam bahasa Inggris disebut petroleum, terdiri atas dua penggalan kata, yaitu petrus yang artinya karang dan oleum yang artinya minyak. Ilmu tentang minyak bumi atau kimia minyak bumi merupakan ilmu yang mempelajari tentang kelanjutan dari makhluk hidup setelah terkubur selama jutaan tahun. Minyak bumi mengandung senyawa-senyawa yang sangat bervariasi, dari senyawa dengan kerapatan rendah (gas) hingga senyawa dengan kerapatan tinggi (padatan).

Minyak bumi dijuluki sebagai emas hitam, yaitu cairan yang kental, cokelat gelap atau kehijauan yang mudah terbakar, dan berada di lapisan atas kerak bumi. Minyak bumi terdiri atas campuran kompleks berbagai senyawa hidrokarbon yang sebagian besar merupakan kelompok alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya.

Minyak bumi berasal dari makhluk hidup (tumbuhan dan hewan) yang terkubur selama jutaan tahun melalui proses penguburan. Pada proses penguburan, bahan alam mengalami tiga masa perubahan kimiawi, yaitu masa diagenesis, katagenesis, dan metagenesis.

XI

Kelas

K-13

2

1. DiagenesisDiagenesis merupakan zona tidak matang dengan perengkahan yang tidak terlalu banyak (10%). Masa diagenesis dibagi menjadi tiga bagian, yaitu sebagai berikut.

a. Diagenesis Dini

Pada masa ini terjadi peralihan dari senyawa yang stabil di permukaan bumi menjadi senyawa yang stabil pada kedalaman ribuan meter dengan suhu sekitar 40°C – 42oC. Pada masa ini juga terbentuk kerogen, yaitu fase dari petroleum yang tidak dapat larut dalam pelarut organik dan anorganik.

b. Diagenesis Pertengahan

Pada masa ini terjadi proses aromatisasi, yaitu senyawa rantai panjang membentuk senyawa aromatik, lingkar, dan mempunyai ikatan rangkap dengan elektron terdelokalisasi.

c. Diagenesis Akhir

Pada masa ini terjadi pengikatan logam oleh senyawa organik yang terbentuk pada masa sebelumnya. Minyak bumi terbentuk pada masa ini dan dapat dikenali berdasarkan hasil eksplorasi.

2. KatagenesisKatagenesis adalah zona minyak dan gas basah dengan perengkahan yang cukup besar. Pada masa ini terjadi perubahan senyawa kimia yang diakibatkan oleh suhu dan kedalaman penguburan, sehingga terjadi penguraian termal kerogen.

3. MetagenesisPada masa ini terjadi kerusakan termal dari senyawa (cairan) menjadi residu (padatan). Akibatnya, senyawa organik berubah menjadi senyawa yang kekurangan hidrogen, atau menjadi material bernilai dari senyawa karbon seperti gra� t dan intan.

B. Fraksi Minyak Bumi Komposisi minyak bumi dapat dipisahkan melalui proses destilasi berdasarkan perbedaan titik didih komponen-komponennya. Komponen-komponen tersebut kemudian dipisahkan dan diolah lagi untuk memperoleh bahan-bahan yang berguna bagi kehidupan sehari-hari, seperti minyak tanah, bensin, lilin, dan sebagainya.

3

Proses pemisahan komposisi minyak bumi dengan destilasi tidak menghasilkan senyawa tunggal, melainkan kumpulan senyawa dengan isomernya. Hasil pemisahan komposisi ini berupa fraksi-fraksi minyak bumi yang dapat dilihat pada tabel berikut.

Fraksi Jumlah Atom C Keterangan

Pertama C1 – C5 Hidrokarbon rantai pendek berwujud gas yang banyak dimanfaatkan sebagai bahan bakar (kompor dan kendaraan) atau diolah menjadi bahan lainnya.

Kedua C6 - C11 Disebut nafta (gas bumi) yang diolah menjadi bahan bakar seperti bensin.

Ketiga C12 – C20 Fraksi tengah yang dimanfaatkan sebagai minyak tanah dan avtur (bahan bakar pesawat jet).

Keempat C21 – C30 Sering disebut solar, yang digunakan sebagai bahan bakar diesel.

Kelima C30 – C40 Fraksi minyak berat, seperti lilin dan pelumas.

Keenam > C30 Fraksi residu, yang dapat dimanfaatkan sebagai aspal.

C. Pengolahan Minyak BumiMinyak bumi dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar industri. Bahan dasar ini dipisahkan berdasarkan beberapa proses berikut.

1. Reaksi Perengkahan (Cracking)Cracking adalah pemecahan senyawa organik rantai panjang menjadi senyawa-senyawa organik rantai pendek. Cracking dapat terjadi secara alami atau melalui proses pemanasan langsung. Contoh dari cracking adalah proses pemecahan minyak diesel dan minyak pelumas menjadi bensin.

2. Reaksi Pengubahan (Reforming)Reforming adalah proses pengubahan struktur rantai minyak bumi, yaitu dari rantai dengan mutu yang kurang baik menjadi rantai dengan mutu yang lebih baik dan ekonomis. Contoh reforming adalah pengubahan senyawa hidrokarbon rantai lurus menjadi rantai bercabang. Proses pengubahan ini disebut juga isomerisasi.

4

3. Reaksi AlkilasiAlkilasi adalah proses penambahan gugus alkil pada rantai hidrokarbon, sehingga terbentuk rantai yang lebih panjang dan bercabang.

4. Reaksi PolimerisasiPolimerisasi adalah pembentukan molekul besar dari pengulangan molekul-molekul yang lebih kecil (monomer). Sebagai contoh, pembentukan plastik polietilen dari monomer etilena melalui polimerisasi adisi. Polimerisasi adisi dilakukan dengan menyambungkan satu rantai etilena dengan rantai etilena berikutnya, dan seterusnya.

Senyawa-senyawa yang diperoleh dari proses-proses tersebut, kemudian dimurnikan dan diolah lebih lanjut untuk menghasilkan bahan-bahan yang dapat dimanfaatkan pada kehidupan sehari-hari.

D. Pemanfaatan Minyak BumiHasil pengolahan minyak bumi banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Sebagian besar pemanfaatan minyak bumi adalah sebagai bahan bakar. Hal ini dikarenakan senyawa-senyawa alkana yang dihasilkan memiliki sifat mudah terbakar. Berikut adalah contoh-contoh pemanfaatan hasil pengolahan minyak bumi.

1. Liqui� ed Petroleum Gas (LPG)LPG adalah campuran dari berbagai senyawa hidrokarbon yang berasal dari gas alam. Komponen utama LPG adalah propana (C3H8) dan butana (C4H10). Dalam kondisi atmosfer, LPG berwujud gas. Gas-gas yang terkandung dalam LPG tidak berwarna dan sangat mudah terbakar. Oleh karena volume LPG dalam wujud cair lebih kecil dibandingkan dalam wujud gas, maka LPG dipasarkan dalam wujud cair pada tabung logam bertekanan.

Untuk menghindari kemungkinan terjadinya ekspansi panas (thermal expansion) dari cairan yang dikandungnya, tabung LPG tidak diisi penuh, hanya sekitar 80–85% dari kapasitasnya.

2. Bensin (gasoline)Bensin atau gasoline adalah salah satu produk hasil olahan minyak bumi yang sangat populer di masyarakat. Hal tersebut karena banyak digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Bensin memiliki komponen utama yaitu oktana dan n-heptana.

Kualitas bensin ditentukan oleh bilangan oktan. Bilangan oktan menunjukkan karakteristik anti ketukan yang terjadi pada mesin ketika pembakaran berlangsung. Ketukan (knocking) terjadi jika pembakaran tidak berlangsung dengan e� sien, sehingga

5

memperpendek umur mesin. Bensin dengan nilai oktan tinggi memiliki kualitas yang lebih baik, karena jumlah ketukan yang dihasilkan lebih sedikit.

Jenis bensin di Indonesia dengan bilangan oktan masing-masing adalah Premium (oktan 88), Pertalite (oktan 90), Pertamax (oktan 92), Pertamax Plus (oktan 95). Berdasarkan besarnya nilai oktan tersebut, maka bensin dengan kualitas terbaik dimiliki oleh jenis Pertamax Plus.

Usaha yang dapat dilakukan untuk meningkatkan nilai oktan pada bensin adalah dengan menambahkan zat aditif yang disebut dengan TEL (Tetra Ethyl Lead) dan MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether). Namun, penggunaan TEL tidak lagi menjadi pilihan karena bahan tersebut mengandung timbal yang dapat menimbulkan pencemaran udara dan berbahaya bagi kesehatan.

3. Minyak Tanah (Kerosin)Minyak tanah atau kerosin adalah cairan yang tidak berwarna dan mudah terbakar. Kerosin diperoleh dari tahap destilasi minyak bumi pada suhu 150°C – 275°C dengan rentang rantai karbon C12–C20.

Pada umumnya, sebelum produk hasil pengolahan minyak bumi ini didistribusikan ke masyarakat, terlebih dahulu ditambahkan zat pewarna (kuning). Hal tersebut bertujuan agar dapat dengan mudah dibedakan dari air.

4. Solar (Diesel)Solar atau diesel umumnya digunakan sebagai bahan bakar untuk mesin diesel, baik mesin kendaraan maupun mesin industri. Solar diperoleh dari proses destilasi minyak bumi pada suhu 200°C – 300°C. Solar memiliki sifat tidak berwarna atau sedikit kekuningan, tidak mudah menguap pada suhu normal, dan memiliki kandungan sulfur yang lebih tinggi daripada bensin dan kerosin.

Kualitas solar ditentukan berdasarkan beberapa aspek, yaitu pembakarannya yang hanya menimbulkan sedikit ketukan, mudah terbakar, kekentalannya, kandungan sulfur yang sekecil mungkin, dan kestabilannya (tidak berubah dalam segi kualitas dan bentuk saat disimpan).

Solar dapat dibedakan berdasarkan bilangan cetane, yaitu bilangan yang menunjukkan kemampuan pembakaran serta kemampuan mengontrol jumlah ketukan yang terjadi pada mesin. Semakin tinggi bilangan cetane pada solar, semakin tinggi pula kualitas solar tersebut. Umumnya, jumlah bilangan cetane pada solar yang digunakan sebagai bahan bakar mesin kendaraan jauh lebih tinggi dibandingkan dengan jumlah bilangan cetane pada solar untuk mesin-mesin industri.

6

5. Aspal Aspal adalah hidrokarbon yang bersifat kental dan melekat (adhesif ), berwarna cokelat hitam, tahan terhadap air, serta mengandung sulfur, oksigen, dan klor yang sangat tinggi. Aspal berasal dari fraksi berat minyak bumi (residu) yang diolah menjadi dua jenis, yaitu aspal padat dan aspal cair. Fungsi utama aspal pada jalan raya adalah untuk mengikat batuan agar tidak terlepas dari permukaan jalan, sebagai bahan pelapis dan perekat, serta sebagai pengisi ruang kosong antara agregat kasar, agregat halus, dan agregat � lter.

6. Etena (Etilena)Etena adalah salah satu gas yang dihasilkan dari cracking bahan mentah yang berasal dari minyak bumi. Salah satu pemanfaatan etena adalah sebagai bahan dasar pembuatan plastik polietena.

Polietena dibuat melalui proses polimerisasi adisi molekul-molekul etena. Polietena dibedakan menjadi dua jenis, yaitu Low Density Polyethene (LDPE) dan High Density Polyethene (HDPE). Kedua jenis polietena ini memiliki karakteristik dan manfaat yang berbeda-beda.

a. Low Density Polyethene (LDPE)

Secara umum, mekanisme pembuatan LDPE adalah sebagai berikut.

1.) Pengubahan Wujud

Etena yang berwujud gas diubah dahulu menjadi etena yang berwujud cair dengan memberikan tekanan tinggi (kompresi).

2.) Inisiasi Reaksi

Reaksi polimerisasi memerlukan inisiator untuk memulai reaksinya. Inisiator yang digunakan adalah senyawa yang mudah terurai oleh panas atau cahaya membentuk radikal, seperti peroksida organik dengan radikal R* (R untuk alkil). Radikal ini akan bereaksi dengan etena membentuk radikal R–CH2–CH2*. Adanya radikal R–CH2–CH2* memungkinkan reaksi terus berlanjut hingga terbentuk molekul yang lebih panjang.

3.) Propagasi

Pada tahap ini, terjadi pelengkungan rantai, sehingga ujung rantai radikal dapat memindahkan atom H pada CH2 di tengah rantai. Akibatnya, atom C pada CH2 di tengah rantai memiliki elektron bebas yang dapat digunakan untuk berikatan dengan molekul etena.

7

Ikatan yang terjadi dengan molekul etena mengakibatkan adanya percabangan pada rantai. Percabangan pada rantai menyebabkan susunan polimer menjadi lebih acak dan jumlah rantai panjang menjadi berkurang, sehingga kerapatan polimer menjadi lebih rendah.

4.) Terminasi

Reaksi akan berhenti jika terjadi penggabungan rantai-rantai polimer radikal.

b. High Density Polyethene (HDPE)

Pembuatan HDPE dilakukan dengan menggunakan katalis Ziegler-Natta, yaitu campuran senyawa dengan logam dasar Al-Ti. Penggunaan katalis memungkinkan reaksi berlangsung pada suhu rendah (kurang dari 60°C) dengan tekanan biasa. Reaksi berlangsung pada permukaan katalis dengan molekul etena mengalami adisi pada ujung rantainya. Metode ini dapat mengurangi percabangan pada rantai, sehingga rantai dapat tersusun dengan lebih teratur dan kerapatan polimer menjadi lebih tinggi.

7. PropenaPropena adalah senyawa yang berasal dari deret homolog yang sama dengan etena, yaitu suatu alkena dengan jumlah atom C sebanyak 3. Polipropena diperoleh dari polimerisasi adisi propena. Berbeda dengan plastik berbahan polietena, plastik polipropena memiliki sifat bahan yang kaku, tetapi ringan. Hal ini dikarenakan polipropena memiliki berat jenis yang rendah. Polipropena mempunyai ketahanan yang baik terhadap bahan kimia dan panas, serta tidak mudah retak. Plastik polipropena banyak dimanfaatkan untuk alat-alat elektronik seperti komponen pada mesin cuci, alat-alat rumah sakit, komponen mobil, tali, bahan pembuat karung, dan pembungkus tekstil.

1

kimia

TERMOKIMIA I

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut.1. Menjelaskan hukum kekekalan energi, membedakan sistem dan lingkungan, serta

membedakan reaksi eksoterm dan endoterm.2. Memahami konsep entalpi reaksi dan perubahannya.3. Memahami cara menentukan energi yang dilepaskan untuk pemanasan.

Pada sesi ini, kita akan belajar tentang termokimia. Termokimia adalah kajian dalam ilmu kimia yang membahas tentang perubahan energi selama reaksi kimia berlangsung. Untuk belajar termokimia, mari kita tinjau kembali hukum kekekalan energi berikut ini.

A. HUKUM KEKEKALAN ENERGI

Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Berdasarkan hukum tersebut dapat diketahui bahwa tidak ada energi yang hilang dalam suatu sistem, melainkan hanya diubah menjadi bentuk lainnya.

Contoh perubahan energi dalam kehidupan sehari-hari dapat kamu amati ketika mengisi baterai ponsel. Saat baterai dihubungkan dengan sumber daya, ada panas yang menyertai

XI

Kelas

KTSP&

K-13

2

proses tersebut. Hal ini menunjukkan bahwa energi listrik yang dialirkan dari sumber daya ke ponsel juga diubah menjadi energi panas. Contoh lain dari perubahan energi adalah energi cahaya matahari yang diubah menjadi karbohidrat oleh tumbuhan pada proses fotosintesis. Demikian pula pada proses metabolisme, energi kimia yang tersimpan dalam ikatan karbohidrat diubah menjadi energi yang dapat digunakan untuk melakukan berbagai aktivitas sel dalam bentuk ATP.

Perpindahan energi berbentuk kalor (Q) atau kerja (W) yang memengaruhi jumlah keseluruhan energi pada sistem disebut dengan energi dalam (E). Nilai mutlak energi dalam tidak dapat ditentukan, yang dapat ditentukan hanyalah perubahan energi dalamnya (∆E). Hubungan antara perubahan energi dalam, kalor, dan kerja dirumuskan dalam hukum termodinamika berikut.

∆E = Q + W

Keterangan:

∆E = perubahan energi dalam (J);

Q = jumlah kalor yang diserap atau dilepas sistem (J); dan

W = kerja yang dilakukan sistem (J).

Q dan W dapat bernilai positif atau negatif. Untuk menentukan nilai Q dan W dapat digunakan aturan berikut.

• Q bernilai positif (+) jika sistem menyerap kalor (Q > 0).

• Q bernilai negatif (-) jika sistem melepaskan kalor (Q < 0).

• W bernilai positif (+) jika sistem menerima kerja (W > 0).

• W bernilai negatif (-) jika sistem melakukan kerja (W < 0).

Contoh Soal 1

Suatu sistem melakukan kerja sebesar 250 kJ dan menyerap kalor sebesar 150 kJ. Berapakah perubahan energi dalam sistem tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

Sistem melakukan kerja: W = -250 kJ

Sistem menyerap kalor: Q = +150 kJ

3

Ditanya: ∆E = ... ?

Dijawab:

Perubahan energi dalam dirumuskan sebagai berikut.

∆E = Q + W

∆E = +150 + (-250)

∆E = -100 kJ

Jadi, perubahan energi dalam sistem tersebut adalah -100 kJ.

Contoh Soal 2

Suatu sistem dengan perubahan energi dalam sebesar 500 kJ, melepaskan kalor sebesar 150 kJ. Berapakah kerja yang dilakukan oleh sistem tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

∆E = 500 kJ

Sistem melepaskan kalor: Q = -150 kJ

Sistem melakukan kerja: W bernilai negatif

Ditanya: Q = ... ?

Dijawab:

Perubahan energi dalam dirumuskan sebagai berikut.

∆E = Q + W

500 = -150 - W

W = -150 - 500

W = -650 kJ

Jadi, sistem tersebut melakukan kerja sebesar 650 kJ.

B. SISTEM DAN LINGKUNGAN

Dalam mempelajari termodinamika, kita perlu memahami de� nisi sistem dan lingkungan. Sistem adalah sejumlah zat atau campuran yang dipelajari sifat-sifat dan perilakunya (bagian yang menjadi pusat perhatian dalam mempelajari perubahan energi), sedangkan lingkungan adalah segala sesuatu di luar sistem. Contoh dari sistem dan lingkungan dapat dilihat pada proses pelarutan HCl dan NaOH dalam segelas air yang menyebabkan terjadinya perubahan suhu air. Gelas dan udara di sekitar larutan adalah lingkungan, sedangkan larutan tersebut adalah sistem.

4

Interaksi antara sistem dan lingkungan dapat berupa pertukaran materi dan energi. Berdasarkan pertukaran materi dan energinya, sistem dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sebagai berikut.

1. Sistem terbuka, yaitu sistem yang dapat mengalami pertukaran materi dan energi dengan lingkungannya. Contohnya, kopi yang ditempatkan dalam gelas yang terbuka.

2. Sistem tertutup, yaitu sistem yang dapat mengalami pertukaran energi dengan lingkungannya, tetapi tidak mengalami pertukaran materi. Contohnya, kopi yang ditempatkan dalam teko dari baja yang tertutup.

3. Sistem terisolasi, yaitu sistem yang tidak dapat mengalami pertukaran materi dan energi dengan lingkungannya. Contohnya, kopi yang ditempatkan dalam termos.

Setiap sistem kimia memiliki energi yang besarnya bergantung pada keadaan sistem, yaitu keadaan � sis masing-masing zat (gas, cair, padat), jumlah zat, temperatur, dan tekanan. Energi sistem itulah yang disebut sebagai energi dalam.

C. REAKSI EKSOTERM DAN ENDOTERM

Dalam mempelajari termokimia, kita akan mengenal istilah kalor reaksi. Kalor reaksi adalah kalor yang menyertai suatu reaksi kimia yang dapat berpindah dari sistem ke lingkungan atau dari lingkungan ke sistem. Adanya perpindahan kalor ini bertujuan agar temperatur sistem sesudah reaksi sama dengan temperatur sistem sebelum reaksi.

Berdasarkan arah perpindahan energi, reaksi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu reaksi eksoterm dan reaksi endoterm.

a. Reaksi Eksoterm

Reaksi eksoterm adalah reaksi yang disertai dengan perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan. Pada reaksi eksoterm, sistem yang melepaskan kalor akan mengalami penurunan energi, sehingga energi sebelum reaksi (E1) akan lebih besar daripada energi setelah reaksi (E2). Dengan demikian, perubahan energi (∆E) akan bernilai negatif, karena E2 – E1 akan menghasilkan nilai negatif (∆E < 0). Oleh karena kalor tersebut mengalir dari sistem ke lingkungan, maka dapat diketahui bahwa pada reaksi eksoterm terjadi kenaikan suhu lingkungan.

b. Reaksi Endoterm

Reaksi endoterm adalah reaksi yang disertai dengan perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem. Pada reaksi endoterm, sistem yang menerima kalor akan mengalami kenaikan

5

energi sehingga energi sebelum reaksi (E1) akan lebih kecil daripada energi setelah reaksi (E2). Dengan demikian, perubahan energi (∆E) akan bernilai positif karena E2 – E1 akan menghasilkan nilai positif (∆E > 0). Oleh karena kalor tersebut mengalir dari lingkungan ke sistem, maka dapat diketahui bahwa pada reaksi endoterm terjadi penurunan suhu lingkungan.

D. KONSEP ENTALPI REAKSI

Entalpi (H) adalah istilah yang menyatakan jumlah energi dari suatu sistem termodinamika. Besarnya entalpi dalam suatu sistem termodinamika (seperti reaksi kimia) tidak dapat diukur secara langsung, tetapi perubahannya (∆H) dapat dihitung. Satuan Internasional (SI) untuk ∆H adalah kJ/mol (kJ mol-1). ‘mol-1’ tidak menyatakan jumlah penyusun senyawa, tetapi jumlah per mol dalam persamaan tersebut, biasanya dengan acuan mol produk atau reaktan adalah 1.

Contoh:

CO(g) + 12

O2(g) → CO2(g) ∆H = -283 kJ mol-1

2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) ∆H = -566 kJ mol-1

Catatan: Terkadang mol-1 hanya dituliskan jika mol reaktan atau produk adalah 1, atau tidak dituliskan sama sekali.

Persamaan-persamaan dalam termokimia seperti di atas dinamakan persamaan termokimia. Persamaan termokimia merupakan persamaan yang menyatakan jumlah mol reaktan dan produk, serta jumlah energi yang terlibat. Persamaan termokimia dituliskan dalam keadaan standar sebagai acuannya, yaitu 1 atm (101,3 kPa) dan 25oC (298 K). Suhu dan tekanan tersebut digunakan karena unsur pada kondisi ini berada pada tingkat yang paling stabil. Penulisan persamaan termokimia harus disertai dengan kondisi � sis senyawanya.

Contoh:

2H2 (g) + O2(g) → 2H2O (g) ∆H = -484 kJ mol-1

Artinya: 2 mol gas H2 yang bereaksi dengan 1 mol gas O2 akan menghasilkan 2 mol H2O dengan melepas kalor sebesar 484 kJ.

6

Perubahan entalpi (∆H) yang diukur pada keadaan standar dinamakan dengan perubahan entalpi standar (∆Ho). Ada beberapa jenis perubahan entalpi standar, yaitu sebagai berikut.

a. Perubahan Entalpi Pembentukan Standar (∆Hoƒ)

Perubahan entalpi pembentukan standar adalah kalor reaksi yang dilepaskan pada pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya pada keadaan standar. Perubahan entalpi pembentukan standar pada umumnya bernilai negatif (reaksi eksoterm).

Contoh:

H2(g) + 12

O2(g) → H2O(l) ∆H = -285,8 kJ mol-1

Artinya: 1 mol gas H2 yang bereaksi dengan 12

mol gas O2 akan menghasilkan 1 mol H2O dengan melepas kalor sebesar 285,8 kJ.

b. Perubahan Entalpi Penguraian Standar (∆Hod)

Perubahan entalpi penguraian standar adalah kalor reaksi yang diserap pada penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya pada keadaan standar. Nilai perubahan entalpi penguraian standar merupakan kebalikan dari nilai perubahan entalpi pembentukan standar. Pada umumnya, nilai perubahan entalpi penguraian standar adalah positif (reaksi endoterm).

Contoh:

H2O(l) → H2(g) + 12

O2(g) ∆H = +285,8 kJ mol-1

Artinya: Untuk menguraikan 1 mol H2O menjadi 1 mol gas H2 dan 12

mol gas O2 dibutuhkan kalor sebesar 285,8 kJ.

c. Perubahan Entalpi Pembakaran Standar (∆Hoc)

Perubahan entalpi pembakaran standar adalah kalor yang dilepaskan pada pembakaran 1 mol zat pada keadaan standar. Nilai entalpi pembakaran standar selalu negatif (reaksi eksoterm).

Contoh:

C(s) + O2(g) → CO2 (g) ∆H = -393,5 kJ mol-1

Nilai perubahan entalpi di atas disebut sebagai entalpi pembakaran standar unsur karbon.

7

d. Perubahan Entalpi Penetralan Standar (∆Hon)

Perubahan entalpi penetralan standar adalah kalor yang menyertai reaksi 1 mol H+ dan 1 mol OH- pada keadaan standar. Nilai entalpi penetralan standar selalu negatif (reaksi eksoterm).

E. ENERGI YANG DILEPASKAN UNTUK PEMANASAN

Jumlah kalor yang diserap (ditandai dengan penurunan suhu) atau dilepaskan (ditandai dengan kenaikan suhu) suatu larutan dapat ditentukan dengan mengukur perubahan suhunya. Jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan pada pemanasan dapat dirumuskan sebagai berikut.

Q = mc∆T

Keterangan:

Q = kalor yang diserap/dibebaskan (J);

m = massa zat (g);

c = kalor jenis (J/gK atau J/goC); dan

∆T = T2 – T1 = perubahan suhu (K atau oC)

Contoh Soal 3

Pembakaran 1 mol etanol melepaskan kalor sebesar 500 J. Jika kalor yang dilepaskan mampu mendidihkan 100 gram air bersuhu 25oC, maka berapakah jumlah mol etanol yang terbakar? (cair = 4,2 J/goC, asumsi e� siensi 100%)

Pembahasan:

Diketahui:

Kalor pembakaran 1 mol etanol = 500 J

T2 = 100°C (mendidih)

T1 = 25°C

cair = 4,2 J/goC

m = 100 g

Ditanya : jumlah mol etanol yang terbakar = ... ?

Dijawab:

Mula-mula, tentukan jumlah kalor yang dilepaskan pada pembakaran 100 gram etanol.

8

Q = mc∆T

Q = (100) (4,2) (100 - 25)

Q = 31.500 J

Oleh karena pembakaran 1 mol etanol melepaskan kalor sebesar 500 J, maka jumlah mol yang terbakar pada pembakaran 100 gram etanol adalah sebagai berikut.

mol etanol terbakar = 31.500

500= 65 mol.

Jadi, jumlah mol etanol yang terbakar pada pembakaran 100 gram etanol adalah 65 mol.

1

kimia

TERMOKIMIA 2

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut.1. Memahami cara menentukan entalpi reaksi berdasarkan hukum Hess, data entalpi

pembentukan standar, dan data energi ikatan.2. Menyelesaikan permasalahan yang berkaitan dengan perhitungan perubahan entalpi

reaksi.

Pada sesi sebelumnya, kita telah belajar tentang aspek-aspek dalam termokimia. Pada sesi kali ini, kita akan belajar tentang cara menentukan perubahan entalpi suatu reaksi. Secara umum, perubahan entalpi dapat ditentukan dengan tiga cara, yaitu berdasarkan hukum Hess, data entalpi pembentukan standar (∆Hƒ

o), dan data energi ikatan.

A. HUKUM HESS

Menurut Henry Hess, “Kalor yang diserap atau dibebaskan oleh suatu reaksi tidak tergantung pada jalannya reaksi, tetapi tergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi”. Ini berarti, nilai perubahan entalpi suatu reaksi yang berlangsung dalam satu tahap maupun beberapa tahap adalah sama. Skema dari hukum Hess dapat digambarkan sebagai berikut.

XI

Kelas

KTSP&

K-13

2

A∆H1

∆H3

∆H2

B

C

Hukum Hess: ∆H3 = ∆H1 + ∆H2

Contoh Soal 1

Reaksi penguapan air dibagi menjadi dua tahap berikut.

1) H2O(l) → H2(g) + 12

O2(g) ∆H = X kJ

2) H2(g) + 12

O2(g) → H2O(g) ∆H = Y kJ

Besarnya entalpi penguapan air tersebut adalah ....

Pembahasan:

Reaksi penguapan air adalah H2O(l) → H2O(g).

Untuk mendapatkan reaksi tersebut, kita gabungkan reaksi pada tahap 1 dan tahap 2 sehingga diperoleh:

1) H2O(l) → H2(g) + 12

O2(g) ∆H = X kJ

2) H2(g) + 12

O2(g) → H2O(g) ∆H = Y kJ

H2O(l) → H2O(g) ∆H = (X + Y) kJ

Ingat, jika terdapat dua zat yang sama tetapi posisinya berbeda (satu sebagai reaktan dan satu sebagai produk), maka saling mengurangi.

+

3

Jadi, besarnya entalpi penguapan air adalah ∆H = (X + Y) kJ.

Contoh Soal 2

Perhatikan diagram reaksi berikut.

∆H3 = -398 kJ SO3(g)

SO2(g) + 12

O2(g)S(s) + 32

O2(g)

∆H2 = -100 kJ

∆H1 = X

Berdasarkan diagram tersebut, berapakah nilai X?

Pembahasan:

Menurut Henry Hess, “Kalor yang diserap atau dibebaskan oleh suatu reaksi tidak tergantung pada jalannya reaksi, tetapi tergantung pada keadaan awal dan akhir reaksi”. Ini berarti:

∆H3 = ∆H1 + ∆H2

-398 = X + (-100)

X = -298 kJ

Jadi, nilai X adalah -298 kJ.

B. PERHITUNGAN ENTALPI BERDASARKAN ENTALPI PEMBENTUKAN STANDAR

Berdasarkan entalpi pembentukan standar, perubahan entalpi reaksi dide� nisikan sebagai selisih antara total energi yang digunakan untuk membentuk produk dan total energi yang digunakan untuk membentuk reaktan.

∆H reaksi = ∆Hƒo produk – ∆Hƒ

o reaktan

(kanan) (kiri)

Perhatikan reaksi kimia berikut.

pA + qB → rC + sD

Perubahan entalpi pada reaksi kimia tersebut dapat ditentukan dengan:

∆H reaksi = (r.∆Hƒo C + s.∆Hƒ

o D) – (p.∆Hƒo

A + q.∆Hƒo

B)

4

Catatan:

- ∆Hƒo molekul diatomik (O2, Cl2, H2) = 0 kJ.mol-1

- ∆Hƒo unsur bebas (Al, Mg, Cu) = 0 kJ.mol-1

Contoh Soal 3

Diketahui reaksi kimia berikut.

CO2(g) + H2(g) → CO(g) + H2O(g)

Hitunglah perubahan entalpi reaksi jika diketahui ∆Hƒo CO2 = -10 kJ, ∆Hƒ

o CO = -20 kJ, dan ∆Hƒ

o H2O = -30 kJ!

Pembahasan:

Diketahui:

∆Hƒo CO2 = -10 kJ

∆Hƒo CO = -20 kJ

∆Hƒo H2O = -30 kJ

Ditanya: ∆H reaksi = ... ?

Dijawab:

Sebelum menentukan perubahan entalpi reaksi, pastikan bahwa reaksi sudah setara. Oleh karena jumlah unsur-unsur pada reaktan dan produknya sama, maka dapat diketahui bahwa reaksi tersebut sudah setara. Kemudian, perlu diingat bahwa entalpi pembentukan standar untuk molekul H2 adalah 0. Dengan demikian, diperoleh:

∆H reaksi = ∆Hƒo

produk – ∆Hƒo reaktan

= (∆Hƒo CO + ∆Hƒ

o H2O) – ∆Hƒo CO2

= (-20 – 30) kJ – (-10) kJ

= -40 kJ

Oleh karena nilai perubahan entalpinya negatif, maka termasuk reaksi eksoterm.

Jadi, perubahan entalpi reaksi tersebut adalah -40 kJ.

Contoh Soal 4

Perhatikan reaksi berikut.

CaO(s) + SO3(g) → CaSO4(s) ∆H = 50 kJ

Berapakah entalpi pembentukan standar gas SO3 jika diketahui ∆Hƒo CaO = -25 kJ dan ∆Hƒ

o

CaSO4 = -20 kJ?

5

Pembahasan:

Diketahui:

∆H reaksi = 50 kJ

∆Hƒo CaO = -25 kJ

∆Hƒo CaSO4 = -20 kJ

Ditanya: ∆Hƒo SO3 = ... ?

Dijawab:

Perubahan entalpi reaksi adalah selisih antara total energi yang digunakan untuk membentuk produk dan total energi yang digunakan untuk membentuk reaktan. Dengan demikian, diperoleh:

∆H reaksi = ∆Hƒo produk – ∆Hƒ

o reaktan

⇔ 50 kJ = (∆Hƒo CaSO4) – (∆Hƒ

o CaO + ∆Hƒo SO3)

⇔ 50 kJ = (-20 kJ) – (-25 kJ + ∆Hƒo SO3)

⇔ 50 kJ = 5 kJ – ∆Hƒo SO3

⇔ ∆Hƒo SO3 = -45 kJ

Jadi, entalpi pembentukan standar gas SO3 adalah -45 kJ.

C. PERHITUNGAN ENTALPI BERDASARKAN ENERGI IKATAN

Energi ikatan adalah energi yang diperlukan untuk memutuskan 1 mol senyawa dalam keadaan gas menjadi atom-atomnya. Dalam suatu reaksi kimia, besarnya perubahan entalpi reaksi dapat ditentukan jika data energi ikatan rata-rata spesinya diketahui.

Berdasarkan energi ikatan, perubahan entalpi reaksi dide� nisikan sebagai selisih antara jumlah energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan pada reaktan dan jumlah energi yang dilepaskan untuk membentuk ikatan pada produk.

∆H reaksi = (∑energi ikatan reaktan) – (∑energi ikatan produk) (kiri) (kanan)

Jika pada reaksi A2 + B2 → 2AB diketahui energi ikatan A–A = x kJ, B–B = y kJ, dan A–B = z kJ, maka diperoleh:

∆H reaksi = (A–A + B–B) – (2.A–B)

∆H reaksi = (x + y) – (2z)

∆H reaksi = (x + y – 2z) kJ

6

Contoh Soal 5

Jika diketahui energi ikatan H–H = 100 kJ, Cl–Cl = 200 kJ, dan H–Cl = 150 kJ, maka hitunglah ∆H dari reaksi berikut.

H2(g ) + Cl2(g) → 2HCl(g)

Pembahasan:

Jika digambarkan dengan ikatan, reaksi pada soal akan menjadi seperti berikut.

H–H + Cl–Cl → 2 H–Cl

Dengan demikian, diperoleh:

∆H reaksi = (∑energi ikatan reaktan) – (∑energi ikatan produk)

= (H–H + Cl–Cl) – (2.H–Cl)

= (100 + 200) kJ – (2 × 150) kJ

= 0 kJ

Jadi, ∆H dari reaksi tersebut adalah 0 kJ.

Contoh Soal 6

Berapakah besarnya energi ikatan rata-rata N≡N jika diketahui reaksi N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ∆H = -100 kJ, energi ikatan H–H = 50 kJ, dan N–H = 25 kJ?

Pembahasan:

Jika digambarkan dengan ikatan, reaksi pada soal akan menjadi seperti berikut.

N≡N + 3 H–H → 2 H–N–H

|

H

Dengan demikian, diperoleh:

∆H reaksi = (∑energi ikatan reaktan) – (∑energi ikatan produk)

∆H reaksi = (N≡N + 3H–H) – (6.N–H)

⇔ -100 kJ = (N≡N + (3 × 50)) kJ – (6 × 25) kJ

⇔ N≡N = -100 kJ

Jadi, energi ikatan rata-rata N≡N adalah -100 kJ.

7

Contoh Soal 7

Diketahui energi ikatan:

C–C = 348 kJ

C–H = 413 kJ

C–O = 358 kJ

O–H = 463 kJ

C=O = 799 kJ

Berapakah perubahan entalpi reaksi CH3–CO–OH + CH3–OH → CH3–CO–O–CH3 + H2O?

Pembahasan:

Ikatan pada reaksi dapat digambarkan sebagai berikut.

H O H H O H

| || | | || |

H–C–C–O–H + H–C–O–H → H– C–C–O–C–H + H–O–H

| | | |

H H H H

Ikatan pada ruas kiri: 6.C–H + C=O + 2.O–H + C–C + 2C–O

Ikatan pada ruas kanan: 6C–H + C=O + C–C + 2.C–O + 2O–H

Ternyata ruas kiri dan ruas kanan disusun oleh jenis ikatan yang sama dengan jumlah yang sama pula. Dengan demikian, diperoleh:

∆H reaksi = (∑energi ikatan reaktan) – (∑energi ikatan produk)

= (6.C–H + C=O + 2.O–H + C–C + 2C–O) – (6C–H + C=O + C–C + 2.C–O + 2O–H)

= 0 kJ

Jadi, perubahan entalpi reaksi tersebut adalah 0 kJ.

Contoh Soal 8

Jika diketahui ∆Hƒo CH4 = -75 kJ, ∆Hƒ

o CO2 = -394 kJ, dan ∆Hƒo H2O = -286 kJ, maka hitunglah

∆H reaksi berikut ini.

CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l)

8

Pembahasan:

Setelah disetarakan, reaksi pada soal menjadi:

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)

Dengan demikian, perhitungan perubahan entalpi reaksinya dapat dilakukan dengan cara berikut.

∆H reaksi = ∆Hƒo produk – ∆Hƒ

o reaktan

= (∆Hƒo CO2 + 2.∆Hƒ

o H2O) – ∆Hƒo

CH4

= (–394 – 2. 286) kJ – (–75) kJ

= (–394 – 572) kJ + 75 kJ

= –891 kJ

Oleh karena nilai perubahan entalpinya negatif, maka termasuk reaksi eksoterm.

Jadi, perubahan entalpi reaksi tersebut adalah –891 kJ.

Contoh Soal 9

Diketahui:

1) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) ∆H = -571 kJ

2) 2Ca(s) + O2(g) → 2CaO(s) ∆H = -1270 kJ

3) CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) ∆H = -64 kJ

Berapakah besarnya entalpi pembentukan standar Ca(OH)2?

Pembahasan:

Reaksi pembentukan standar Ca(OH)2 adalah sebagai berikut.

Ca(s) + H2(g) + O2(g) → Ca(OH)2(s)

Untuk membentuk reaksi tersebut, kita akan menggunakan hukum Hess dengan menggabungkan ketiga reaksi pada soal.

Reaksi pertama dibagi dengan 2, sehingga diperoleh:

H2(g) + 12

O2(g) → H2O(l) ∆H = -285,5 kJ

Reaksi kedua dibagi dengan 2, sehingga diperoleh:

Ca(s) + 12

O2(g) → CaO(s) ∆H = -635 kJ

Reaksi ketiga tidak mengalami perubahan:

CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) ∆H = -64 kJ

9

Hasil penggabungan ketiga reaksi tersebut adalah sebagai berikut.

H2(g) + 12

O2(g) → H2O(l) ∆H = -285,5 kJ

Ca(s) + 12

O2(g) → CaO(s) ∆H = -635 kJ

CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) ∆H = -64 kJ

Ca(s) + H2(g) + O2(g) → Ca(OH)2(s) ∆H = -984,5 kJ

Ingat, jika terdapat dua zat yang sama tetapi posisinya berbeda (satu sebagai reaktan dan satu sebagai produk), maka saling mengurangi.

Jadi, besarnya entalpi pembentukan standar Ca(OH)2 adalah -984,5 kJ.

+