Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi 1. Menjelaskan sifat-sifat koligatif larutan nonelektrolit dan elektrolit.
Kompetensi Dasar 1.1
Menjelaskan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku larutan, dan tekanan osmosis termasuk sifat koligatif larutan.
1.2
Membandingkan antara sifat koligatif larutan nonelektrolit dengan sifat koligatif larutan elektrolit yang konsentrasinya sama berdasarkan data percobaan.
Nilai Kreatif
Indikator Mengidentifikasi titik didih berbagai larutan.
Pada bab ini akan dipelajari: 1. Pengertian, Jenis Sifat Koligatif, dan Satuan Konsentrasi 2. Sifat Koligatif Larutan Nonelektrolit 3. Sifat Koligatif Larutan Elektrolit
Sifat Koligatif Larutan
Menjelaskan pengertian, jenis sifat koligatif, dan satuan konsentrasi Menjelaskan satuan konsentrasi yang digunakan dalam perhitungan sifat koligatif
Menjelaskan sifat koligatif larutan nonelektrolit • •
•
•
•
•
Siswa mampu menghitung konsentrasi suatu larutan yang digunakan dalam sifat koligatif
Menjelaskan pengertian sifat koligatif larutan nonelektrolit Menjelaskan pengaruh zat terlarut yang sukar menguap terhadap tekanan uap pelarut Menghitung tekanan uap larutan nonelektrolit berdasarkan data percobaan Menjelaskan diagram P-T untuk menafsirkan penurunan tekanan uap, titik beku, dan kenaikan titik didih larutan Menjelaskan pengertian osmosis dan tekanan osmotik serta terapannya Menghitung tekanan osmotik larutan nonelektrolit
Siswa mampu menjelaskan sifat-sifat larutan nonelektrolit melalui grafik dan perhitungan
Menjelaskan sifat koligatif larutan elektrolit •
• •
• • •
Menghitung tekanan uap larutan elektrolit menggunakan faktorfaktor Van’t Hoff berdasarkan data percobaan Menghitung penurunan titik beku larutan elektrolit dan nonelektrolit Menentukan kenaikan titik didih suatu zat cair akibat penambahan zat terlarut melalui percobaan Menghitung kenaikan titik didih larutan elektrolit dan nonelektrolit Menghitung tekanan osmotik larutan elektrolit Menganalisis data percobaan untuk membandingkan sifat koligatif larutan elektrolit dan nonelektrolit
Siswa mampu menjelaskan sifat-sifat larutan elektrolit melalui pengamatan dan perhitungan
Siswa dapat menjelaskan dan menentukan nilai berbagai sifat koligatif larutan elektrolit dan nonelektrolit Kimia Kelas XII
1
A.
2. Mr CH3COOH = 60 g/mol Mr H2O = 18 g/mol
Pilihan Ganda
1. Jawaban: e m=
×
nCH
2O
xCH
2O
= + = 0,64 Berat metanol = 0,64 × 100% = 64% 3. Jawaban: c 1 molal artinya 1 mol zat terlarut dalam 1.000 gram pelarut. 4. Jawaban: d Fraksi mol NaOH = 0,05 Fraksi mol H2O = 1 – 0,05 = 0,95 Mr air = 18 × ×
= 2,92
5. Jawaban: c 46% massa etanol berarti 46 gram etanol dan 54 gram air.
×
−
= 0,05
= 1 – 0,05 = 0,95
Jumlah mol air =
−
Jumlah mol urea = xurea =
= 4,44 mol
−
+
= 0,33 mol
= 0,069
4. Dalam 100 gram larutan glukosa 12% terdapat:
glukosa 12% = × 100 g = 12 gram air (pelarut) = 100 – 12 = 88 gram Jumlah mol glukosa =
−
= 0,067 mol
Massa pelarut = 88 gram = 0,088 kg
m = = = 0,76 mol kg–1
nHCl = = 5,50 mol
= 0,1 mol
Massa pelarut = 200 gram = 0,2 kg m = = = 0,5 mol kg–1
nH
2O
Sifat Koligatif Larutan
=
= 49,96 mol
xHCl = + = 0,1 xH O = 1 – 0,1 = 0,9 2
2
+
1. Larutan 6 gram urea dalam 200 gram air.
=
Massa HCl = × 1.100 gram = 200,75 gram Massa H2O = (1.100 – 200,75) gram = 889,25 gram
Uraian
Jumlah mol urea =
+
5. Mr HCl = 36,5 g/mol Massa larutan = 1.000 ml × 1,1 gram/ml = 1.100 gram
= × = 18,52 molal B.
=
3. Dalam 100 gram larutan urea 20% terdapat 20 gram urea dan 80 gram air.
+
Molalitas (m) =
= = 5 mol = n2
3COOH
xH
2. Jawaban: c
m=
nH
= × = 0,1 m
xmetanol =
= = 0,25 mol = n1
3COOH
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: d ∆Tb = 100,026°C – 100°C = 0,026°C ∆Tb = Kb ×
0,026 = 0,52 ×
×
×
Mr = 342 g/mol 2. Jawaban: d Oleh karena larutan isotonik, tekanan osmotik zat X sama dengan tekanan osmotik gula. πzat X = πC H O 12 22 11
×
× 0,082 × T1 = × × 0,082 × T2
0,947 =
×
× 0,082 × 328
Mr alkana = 71,8 = 72 Rumus alkana: CnH2n + 2 CnH2n + 2 = 72 n(Ar C) + {(2n + 2)(Ar H)} = 72 12n + {(2n + 2)(1)} = 72 12n + 2n + 2 = 72 14n = 70 n=5 Jadi, rumus molekul gas alkana tersebut C5H12. 6. Jawaban: d π=M·R·T
besar yaitu larutan yang perbandingan paling besar.
3. Jawaban: c ∆Tb = mKb
Larutan 1; = 0,1 × = 0,5
× × R × T
Mr X = Mr X = 180 g/mol
−
π = · R · T Larutan yang memiliki tekanan osmotik paling
= 0,05
∆Tb =
π=
× Kb
Larutan 2; = 0,1 × = 0,25
−
0,48°C = × Kb Kb =
°! × × −
Larutan 3; = 0,2 × = 0,67 = 3,84 °C kg mol–1
Tetapan titik didih molal kloroform K b = 3,84°C kg mol–1. 4. Jawaban: d Adanya zat terlarut nonvolatil dalam suatu pelarut cair mengakibatkan penurunan tekanan uap jenuh. Semakin besar konsentrasi zat terlarut nonvolatil yang ditambahkan, semakin besar penurunan tekanan uap jenuh yang teramati atau semakin kecil tekanan uap jenuh. Jadi, urutan larutan yang mempunyai tekanan uap dari yang paling kecil hingga paling besar yaitu R, Q, T, P, dan S. 5. Jawaban: b Massa = ρ × volume = 2,53 g/L × 0,2 L = 0,506 gram π = 720 mmHg = 0,947 atm T = 55°C + 273 = 328 K π =M·R·T
Larutan 4; = 0,2 × = 0,8 Larutan 5; = 0,2 × = 0,4 Jadi, tekanan osmotik paling besar dimiliki oleh larutan 4. 7. Jawaban: e Besarnya kenaikan titik didih larutan sebanding dengan konsentrasi molal (m) sehingga dalam pelarut yang sama, semakin tinggi konsentrasi molalnya, maka titik didih larutan itu juga semakin tinggi. Dengan demikian, larutan sukrosa 0,5 m mempunyai titik didih paling tinggi.
Kimia Kelas XII
3
8. Jawaban: a ρair = 1 g/ml Jika volume air = 1 L, massa air = 1.000 gram ∆Tb =
" "
×
Tb larutan = Tb pelarut + ∆Tb = 100°C + 1,56°C = 101,56°C Jika larutan ditambah pelarut, titik didih larutan mengalami penurunan.
Kb = 0,22°C/m Jadi, besarnya Kb sukrosa 0,22°C/m. 9. Jawaban: c
" "
1,25 = ×
×
× Kb benzena
= 4,5 × 103 × × 10. Jawaban: b Adanya zat terlarut pada suatu larutan memengaruhi titik didih larutan, yaitu mengakibatkan titik didih larutan lebih tinggi dari titik didih pelarut murninya.
Tekanan (atm)
H E
Larutan
0°C Titik beku air
11. Jawaban: b ∆Tb = Tb larutan – Tb pelarut = 102,08°C – 100°C = 2,08°C
2,08 = × p = 750 gram
× Kb × 0,52
Sifat Koligatif Larutan
#
×R×T
14. Jawaban: b ∆T f = 0 – (–0,28) = 0,28°
×
× Kf
0,28 = × × 1,86 g = 3 gram
∆T 2
Suhu (°C) Titik didih larutan
100°C
π=
Gas ∆T 1
×
× Kb
13. Jawaban: b 200 ml = 0,2 liter dan 27°C = 300 K
∆Tf =
L
Padat
K
4
F
Cair
= × × (0,082)(300) = 2,46 atm
Pelarut murni
∆Tb =
×
= × × 1,8 ∆Tb = titik beku pelarut – titik beku larutan 0,36 = 0° – titik beku larutan Jadi, titik beku larutan tersebut adalah –0,36°C.
Titik beku larutan
× 2,53
I
12. Jawaban: b ∆Tb =
p = × 1.000 × 2,53 × atau
1 atm
∆Tb = × × 0,52 = 1,56°C
× Kb
0,15 = × × Kb
∆Tb =
Pelarut ditambah 250 gram p = (750 + 250) gram = 1.000 gram
Titik didih air
15. Jawaban: c g (massa zat terlarut) = 24 gram V (volume air) = 250 ml = 0,25 L T = 27 + 273 = 300 K π = 32,8 atm R = 0,082 L atm/mol K π= M · R · T
32,8 =
× # ×R×T
32,8 =
× × 0,082 × 300
Mr = 72
B.
4. ∆Tb = 101,3 – 100 = 1,3°C
Uraiant! ∆Tb = Kb ×
1.
×
= 0,52 × × = 0,42°C Tb larutan glukosa = ∆Tb air + ∆Tb = (100 + 0,42)°C = 100,42°C
∆Tb =
×
1,3 =
× × 0,52
× Kb
Mr = 180 Rumus molekul = (CH2O)n Mr = (12 + 2 × 1 + 16) × n 180 = 30 × n n=6 Rumus molekul senyawa tersebut C6H12O6.
2. nair = nA = = 55 P = xA – P0 =
$ $ + &
· P0
17,37 =
+ &
× 18
nB = 2 nB = nzat X
nt (mol terlarut formamid) = ' *< −
= ' *< mol ∆P = P° – P = xt × P° xt
2=
×
5. np (mol pelarut, H2O) = − = 5,56 mol
Mr = 60 3. ∆Tb = (100,65 – 100)°C = 0,65°C Misal kadar gula dalam larutan = a% dalam 100 gram larutan: – –
Gula = × 100 gram = a gram Air = (100 – a) gram
∆Tb =
×
× Kb
0,65 = × − × 0,52 0,4275 =
−
42,75 – 0,4275a = a 1,4275a = 42,75 a = 29,95 = 30 Jadi, kadar gula dalam larutan 30%.
=
>° − > >°
=
? −
?
?
= 1,9 × 10–2 xt =
+
Untuk larutan encer, harga n t sangat kecil dibandingkan np. Oleh karena itu, harga nt + np dapat dianggap sama dengan np saja sehingga xt =
.
1,9 × 10–2 =
' *<
Mr formamid =
× −
= = 45,45 Berat molekul formamid = 45,45 mol–1.
Kimia Kelas XII
5
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: e ∆Tf terbesar terdapat dalam senyawa dengan jumlah ion terbanyak untuk Na2SO4·Al2(SO4)3 → n = 8. 2. Jawaban: e Untuk larutan NaCl (elektrolit) akan terurai menurut reaksi: NaCl Na+ + Cl– (n = 2) Penurunan titik beku: n = 2, valensi 1, m = 0,4 m ∆Tf = m · Kf {1 + (n – 1)α} 1,488= 0,4 · 1,86 {1 + (2 – 1)α} α=1
·
0,75 =
· Kb
Mr = = 60 4. Jawaban: b AlCl3 Al3+ + 3Cl– (n = 4) Mr AlCl3 = 27 + (3 × 35,5) = 133,5 ∆Tb = =
+ (n – 1)α} {1 + (4 – 1)0,8}
= 0,3536 = 0,354°C 5. Jawaban: d K2SO4(aq) 2K+(aq) + SO42–(aq) n=3 K2SO4 terionisasi sempurna, berarti α = 1. ∆Tb = i(m · Kb) = {1 + (n – 1)α}(m · Kb) = {1 + (3 – 1)1} × 0,1 m × 0,52°C m–1 = 0,156°C Titik didih larutan = (100 + 0,156)°C = 100,156°C
6
Sifat Koligatif Larutan
m = konsentrasi molal α = derajat disosiasi i = faktor Vant Hoff K 2 SO 4 termasuk elektrolit kuat (terionisasi sempurna, α = 1), jadi: K2SO4 → 2K+SO4–2 jadi n = 3 i = {1 + (3 – 1)1} i=3
= ( × ) × 0,52 × 3 = 0,624°C 7. Jawaban: a Isotonik ⇒ πdarah = πNaCl 7,626 =
· · Kb · {1 · · Kb ·
i = {1 + (n – 1)α)
0,75 = {1 + (2 – 1)0,5} × × × 0,5 0,75 = 1,5 ×
∆Tb = m · Kb · i
∆Tb = m · Kb · i
3. Jawaban: a Elektrolit biner → n = 2 ∆Tb = 100,175 – 100 = 0,75°C ∆Tb = {1 + (n – 1)α} ·
6. Jawaban: d 17,4 gram K2SO4 dilarutkan ke dalam 250 gram air (Kb air = 0,52°C/molal) Untuk larutan elektrolit berlaku rumus:
"@ !
× 0,082 × 310 × {1 + (2 – 1)1}
mol NaCl = 0,15 Massa NaCl = mol NaCl × Mr NaCl = 0,15 × 58,5 = 8,775 gram Jadi, massa NaCl yang harus dilarutkan sebesar 8,775 g. 8. Jawaban: b Urea merupakan nonelektrolit, sedangkan magnesium sulfat (MgSO4) elektrolit kuat (n = 2). ∆Tb = Kb × (molurea + molMgSO4 · i) ×
= 0,5 × ( + × 2) ×
= 0,5 × ( ) × 20 = 1°C Tb = (100 + 1)° C = 101°C 9. Jawaban: e Dari rumus kenaikan titik didih terlihat bahwa jika i > 1, kenaikan titik didih untuk larutan elektrolit umumnya lebih besar daripada larutan nonelektrolit. Pada soal, yang merupakan larutan elektrolit adalah: 1) MgCl2 (magnesium klorida) MgCl2 dalam air terurai menjadi MgCl2 → Mg2+ + 2Cl– n = 3
NaCl, dalam air terurai menjadi NaCl → Na+ + Cl– n = 2 3) alkohol, dalam air terurai menjadi C2H5OH → C2H5+ + OH– n = 2 Oleh karena harga n paling besar dimiliki MgCl2, kenaikan titik didihnya yang paling besar adalah larutan MgCl2 (molalitas sama).
Larutan KNO3, n = 2 π = 0,2 · RT · 0,2 = 0,4RT
3)
Larutan 0,6 M glukosa (nonelektrolit) π = 0,6RT
4)
Larutan asam sulfat H2SO4 → n = 3 π = 0,4 · RT · 3 = 1,2RT
5)
Larutan 0,3 M natrium sulfat Na2SO4 → n = 3 π = 0,3 · RT · 3 = 0,9RT Jadi, larutan yang isotonik dengan NaCl 0,3 M adalah larutan glukosa 0,6 M. 11. Jawaban: e Tekanan osmotik sama jika jumlah zat terlarut sama. Jumlah ion = 0,1 mol NaCl 500 ml
13. Jawaban: d Untuk 100 gram larutan:
–
Massa NaOH = × 100 = 4 gram – Massa air = 100 – 4 = 96 gram NaOH → n = 2
10. Jawaban: c Larutan isotonik adalah larutan yang memiliki tekanan osmotik sama. Larutan NaCl = larutan elektrolit kuat, α = 1 dan terurai menjadi: π= M·R·T·i = 0,3 · RT(1 + (2 – 1) · 1) = 0,6RT 1) Larutan 0,1 M urea (nonelektrolit) π = 0,1RT 2)
∆Tb = × + × × × 0,5 = 2,5°C Titik didih larutan = 100°C + 2,5°C = 102,5°C
2)
∆Tf =
×
× Kf × {1 + (n – 1)α}
= × × 1,86 × {1 + (2 – 1)1} = 3,88°C Tf = 0 – 3,88 = –3,88°C 14. Jawaban: c NaCl → Na+ + Cl– n=2 α = 80% = 0,8 g = 12 gram Mr NaCl = 23 + 35,5 = 58,5 V = 600 ml = 0,6 L T = 27°C = 300 K
π = {1 + (n – 1)α} × × # × R × T
= {1 + (2 – 1)0,8} × × × 0,082 × 300 = 15,14 atm 15. Jawaban: b NaOH adalah elektrolit kuat (α = 1) dengan jumlah ion n = 2. Jadi, i = n.
∆Tb = Kb × ×
= 2 × 0,1 × = 0,4 mol/L
100,2 – 100 = 0,5
0,2 = 0,5
Jumlah mol urea = 0,4 × = 0,4 mol/L
Z × Z ×
× {1 + (n – 1)α}
× × 2 ×4
x = = 4 gram
12. Jawaban: b iKCl = {1 + (2 – 1)1} = 2 iCaCl = {1 + (3 – 1)1} = 3 2
ρair = 1 g/ml → massa air = 500 gram
"Y! × "Y!
"! ! +{ "! !
∆Tb = {
×
×
Kb
×
i KCl }
× Kb × iCaCl }
B.
Uraian
1.
p = 300 ml × 1 g/ml = 300 gram CH3COOH → n = 2 Mr CH3COOH = 12 + 3 × 1 + 12 + 2 × 16 + 1 = 60 ∆T f =
·
2
= {(mol KCl × iKCl) + (mol CaCl2 × iCaCl )}
· Kf {1 + (2 – 1) α}
0 – (–7,03) = · · 1,86 · {1 + (2 – 1) α}
2
×
× Kb
7,03 = 4,133 (1+ α)
α =
– 1 = 0,7 = 70%
Kimia Kelas XII
7
2. K2SO4 2K+(aq) + SO42–(aq) n = 3 K2SO4 terionisasi sempurna, berarti α = 1. ∆Tb = i(m · Kb) = {1 + (n – 1) α}(m · Kb) = {1 + (3 – 1)1} × 0,1 m × 0,52°Cm–1 = 0,156°C Titik didih larutan = (100 + 0,156)°C = 100,156°C −
3. Jumlah mol MgCl2 = Molalitas larutan =
= 0,011 mol
Pilihan Ganda
0,65 =
· ·
· Kd
· 0,52
∆Tb = 5=
·
5.
= {(2 × ) + (3 × )} × = 1,5 Titik didih larutan = 100 + 1,5 = 101,5°C.
#
=
n2 =
# # #
Mr X = · Kd
· · 1,86
Sifat Koligatif Larutan
× Kb × 0,5
∆Tb = {(i × mol KCl) + (i × mol CaCl2) ×
× n1
Mr = 223
8
×
g = × × = 11,4 gram Jadi, massa NaCl yang dilarutkan sebanyak 11,4 gram.
= mol
× 0,082 × 300
= × mol
2. Jawaban: c ∆Tb = Tb – Tb = 0 – (–5) =5
R×T
17,28 = (1,8) × × 2 × 24,6
a = 450 gram
17,28 = {1 + (2 – 1)0,8} ×
× # × ×
3. Jawaban: b Isotonik → π1 = π2 C1 · R1 · T1 = C2 · R2 · T2 Jika T1 = T2 maka C1 = C2.
1. Jawaban: b ∆Td = Td – Td = 100,65 – 100 = 0,65 ∆Td =
π = {1 + (n – 1)α} ×
= 0,022 mol kg–1
Molaritas larutan juga dapat dianggap = 0,022 mol/liter karena ρair = 1 kg/L. i = 1 + (n – 1) α = 1 + (3 – 1) 0,9 = 2,8 1) ∆Tb = Kb · m · i = 0,52 · 0,22 · 2,8 = 0,032°C Titik didih larutan = 100 + 0,032°C = 100,032°C
A.
∆T f = Kf · m · i = 1,86 · 0,22 · 2,8 = 0,115°C Titik beku larutan = 0 – 0,115°C = –0,115°C 3) Molaritas larutan juga dapat dianggap = 0,022 mol/liter. π =M·R·T·i = 0,22 · 0,08205 · 298 · 2,8 = 1,51 atm 4. NaCl → Na+ + Cl–; n = 2 2)
= 138
4. Jawaban: c Untuk 100 gram larutan NaCl, massa NaCl
= × 100 gram = 10 gram.
m = × =
×
10. Jawaban: b K – L: perubahan titik beku larutan K – R: proses mencair larutan T – M: proses menguap pelarut M – N: perubahan titik uap larutan T – R: perubahan titik tripel larutan 11. Jawaban: c Mr glukosa = 180 g/mol Mr H2O = 18 g/mol
= 1,89 = 1,90 m
5. Jawaban: b Untuk 100 gram larutan etanol, massa etanol
n glukosa = = 0,1 mol = nt
n H2O = = 5 mol = np
(C2H5OH) = × 100 g = 20 g. Massa pelarut = (100 – 20) g = 80 g m=
×
=
×
= 5,43
6. Jawaban: d NaCl → Na+ + Cl– n = 2; α = 80% = 0,8; g = 12 g Mr NaCl = 23 + 23,5 = 58,5 V = 600 ml = 0,6 L T = 27°C = 300 K π = {1 + (n – 1)α} ·
= {1 + (2 – 1)0,8} ·
· # ·R·T
·
· 0,082 · 300
= 15,14 atm 7. Jawaban: a Besar penurunan titik beku sebanding dengan konsentrasi molal (m). Semakin kecil penurunan titik beku larutan, maka titik beku larutan tersebut semakin tinggi sehingga titik beku tertinggi dimiliki larutan dengan konsentrasi molal (m) terkecil, yaitu pada glukosa 0,05 M. 8. Jawaban: e ∆Tf = 0 – (–3,1) = 3,1°C ∆T f = 3,1 =
·
· Kf
· · 1,86
Mr = 80 9. Jawaban: d 35% massa etanol berarti 35 gram etanol dan 65 gram air.
m= ×
= ×
= 11,7
xglukosa = xH
2O
+
+
=
=
= 0,2
= 1 – 0,2 = 0,8
12. Jawaban: d Fungsi penambahan etilen glikol ke dalam radiator mobil adalah untuk menurunkan titik beku air dalam radiator. Proses desalinasi air laut adalah proses mengubah air laut menjadi air tawar dengan cara memisahkan garamnya. Proses desalinasi dapat dilakukan dengan teknik osmosis balik dengan tekanan tinggi. Proses ini menggunakan membran berskala molekul untuk memisahkan air dari pengotornya. 13. Jawaban: b ∆Tb = (102,6 – 100)°C = 2,6°C Mr Ca(OH)2 = 74 ∆Tb =
×
× Kb × {1 + (n – 1)α}
2,6 = × × 0,52 × {1 + (3 – 1)α} 2,6 = 1,04 × {1 + 2α} 2,6 = 1,04 + 2,08α
α = = 0,75 %α = 0,75 × 100% = 75% Jadi, derajat ionisasi basa (Ca(OH)2) sebesar 75%. 14. Jawaban: b M = 0,1 M CdSO4 → Cd2+ + SO42– n=1+1=2 α = 0,75 T = 27°C = (27 + 273) = 300 K R = 0,082 π = . . .? π = M · R · T{1 + (n – 1)α} = 0,1 · 0,082 · 300 · {1 + (2 – 1)0,75} = 4,3 atm
Kimia Kelas XII
9
20. Jawaban: d Tekanan osmotik (π) dihitung dengan rumus:
15. Jawaban: e αH SO = 1 2 4 p = 250 g Kb = 0,52°C g = 24,5 g Mr = 98 ∆Tb = . . .? H2SO4 → 2H2+ + SO42– n=2+1=3 ∆Tb = m · Kb · {1 + (n – 1)α}
=
·
π=M·
16. Jawaban: a
mgula = 1 · = 0,10
0,5 = × × 0,082 × T T = 365,85 K Mr zat X: π = M · R · T (zat X) 19 cmHg = 190 mmHg = 0,25 atm
× × 0,082 × 365,85 Mr zat x = 95,9 ≈ 96 Jadi, Mr zat X adalah 96 gram/mol.
× Kb
0,68 = 0,68 = Kb =
−
× Kb
× Kb
×
= 5,44°C kg mol–1
Jadi, tetapan titik didih molal kloroform Kb = 5,44 °C kg mol–1. 10
Untuk larutan alkohol dalam air, pelarutnya adalah air, Kb = 0,52. Kenaikan titik didih = ∆Tb = 5,2. Misalkan alkohol yang dilarutkan dalam 100 gram air = x mol, maka: ∆Tb = malkohol · Kb 5,2 = x ·
Sifat Koligatif Larutan
· 0,52
x = 1 mol 22. Jawaban: d P° = 31,8 mmHg x = 0,056 mol Tekanan uap jenuh larutan = tekanan uap pelarut → ∆P ∆P = x · P° ∆P = 0,056 · 31,8 = 1,7808 Tekanan uap larutan = 31,8 – 1,78 = 30,02 mmHg 23. Jawaban: b
∆Tb =
= 10 m
Kb = 0,52 (pelarut air)
∆Tb =
19. Jawaban: e ∆Tb = m · Kb −
5,2 = 10 · Kb
18. Jawaban: e Larutan tersebut diukur pada keadaan yang sama saat 6 gram zat X dilarutkan dalam 12 liter gas etana pada tekanan 38 cmHg. Suhu etana: π = M · R · T (etana) 38 cmHg = 380 mmHg = 0,5 atm
0,25 =
21. Jawaban: a Untuk larutan gula dalam air: ∆Tb = 105,2 – 100 = 5,2°C ∆Tb = mgula · Kb
17. Jawaban: c Sifat koligatif larutan merupakan sifat fisik larutan yang bergantung dari banyaknya zat terlarut yang ada dalam larutan (molalitasnya), tetapi tidak bergantung pada jenis zat yang dilarutkan.
·R·T
Jika volume semua larutan sama, misal dianggap 1 liter dan suhu perhitungan adalah tetap, tekanan osmotik berbanding lurus dengan jumlah mol zat terlarut. Semakin besar mol zat terlarut, tekanan osmotik semakin besar. Jadi, tekanan osmotik yang paling rendah terdapat pada gambar larutan S.
· 0,52 · {1 + (3 – 1) 1} = 1,56°C
mol urea = = 0,5 mol mol air = = 4,5 mol
xurea = + * = +
#
·
· Kb
∆Tb = · · 1,8 ∆Tb = titik beku pelarut – titik beku larutan 0,36 = 0° – titik beku larutan Titik beku larutan = –0,36°C. 24. Jawaban: d Tekanan uap larutan diperoleh dari rumus P = P° – ∆P. Semakin besar jumlah partikel zat terlarut dalam jumlah mol pelarut yang sama, tekanan uap larutannya semakin kecil. Di antara pilihan jawaban tersebut larutan yang memiliki
jumlah partikel zat terlarut terbanyak adalah gambar 1 sehingga tekanan uap larutan terkecil terdapat pada larutan nomor 1. Urutan tekanan uap larutan dari yang kecil ke yang besar yaitu 1 < 3 < 2 < 5 < 4. Jadi, tekanan uap larutan terbesar terdapat pada larutan nomor 4. 25. Jawaban: d Tekanan osmotik dirumuskan dengan π = M · R · T, di mana M =
atau M = # , V dalam liter. Jika R = 0,082 L · atm · mol–1 K–1 dan T = tetap maka π =
·
28. Jawaban: a Larutan 1) dan 2) mempunyai titik beku yang sama karena kedua larutan merupakan larutan elektrolit yang molalitasnya sama. 29. Jawaban: a i = 1 + (n – 1) α 3 = 1 + (n – 1) 1 n–1=2 n=3 ∆Tb = (101,5 – 100)°C = 1,5°C
. #
a.
π = = 0,5 atm
b.
π = = 1 atm
c.
π = = 0,67 atm
d.
π = = 2 atm
e.
π = = 0,4 atm
Jadi, tekanan osmotik terbesar terdapat pada larutan 4, yaitu sebesar 2 atm. 26. Jawaban: d Jika ke dalam suatu pelarut dilarutkan suatu zat terlarut, titik didih larutan yang terbentuk akan lebih tinggi daripada titik didih pelarut murni. Hal ini disebut kenaikan titik didih (∆Tb). Untuk zat terlarut elektrolit besar kenaikan titik didih dapat dihitung sebagai berikut. >
× ×i
di mana: i = {1 + (n – 1)α} n = jumlah ion α = derajat ionisasi Untuk Fe2(SO4)3: n = 5, Mr = 400, dan α diketahui = 0,8 ∆Tb = 0,52 ×
×
1,5 =
·
·
· Kb · i · 0,52 · 3
Mr = 97,76 ≈ 98 Jadi, senyawa tersebut mempunyai n = 3 dan Mr = 98. H2SO4; n = 3 dan Mr = 98 HNO3; n = 2 dan Mr = 63 NaOH; n = 2 dan Mr = 40 CaCl2; n = 3 dan Mr = 111 Ba(OH)2; n = 3 dan Mr = 171
∆Tb = Kb × m × i = Kb ×
∆Tb =
× {1 + (5 – 1)0,8}
= 0,437°C 27. Jawaban: a ∆Tb = m · Kb Jadi, kenaikan titik didih larutan (∆Tb) = Kb apabila m (molalitas larutan) = 1 molal.
30. Jawaban: e Meskipun kedua larutan mempunyai molalitas yang sama, tetapi penurunan titik beku dan kenaikan titik didih larutan garam lebih besar daripada larutan gula. Hal ini karena larutan garam merupakan larutan elektrolit kuat yang dapat terionisasi menjadi ion Na+ dan ion Cl–. NaCl(s) → Na+(aq) + Cl–(aq) Dengan demikian, dalam larutan garam terdapat 1 mol ion Na+ dan 1 mol ion Cl– atau 2 mol garam. Adapun dalam larutan gula (nonelektrolit) tidak dapat terionisasi. C12H22O11(s) → C12H22O11(aq) Dengan demikian, dalam larutan gula hanya terdapat 1 mol gula. B.
Uraian
1. P° = 18 mmHg nA = 0,75 mol nB = 0,25 mol ∆P = xB · P° = =
& · P° $ + & · +
18 mmHg
= 4,5 mmHg Jadi, penurunan tekanan uap jenuh larutan pada suhu 20°C tersebut sebesar 4,5 mmHg
Kimia Kelas XII
11
2.
∆T f = m · Kf 0,372 = m · 1,86 m = 0,2 molal ∆Tb = m · Kb = 0,2 · 0,52 = 0,104°C Titik didih urea = 100 + 0,104 = 100,104°C
0,416 =
·
· Kf
Z
0 – (–3,44°C) = · − Z · 1,86°C = 3,44°C 1.860x = 21.456,6 – 206,4x 2.066,4x = 21.465,6 x = 10,4 gram % massa CO(NH2)2 = 4. ∆Tb =
·
× 100% = 10%
=
·
· Kb
(100,26 – 100) =
·
· 0,52
]
5. massa sukrosa = 6,84 gram Mr sukrosa = 342
8. a.
R = 0,082 L atm mol–1K–1
] −
π =M×R×T #
×R×T
= × × 0,082 × 298
= 0,24 atm Jadi, tekanan osmotik larutan sukrosa sebesar 0,24 atm. 6. ∆Tb = (100,416 – 100)°C = 0,416°C Misal: massa glukosa = x gram massa urea = (27 – x) gram ∆Tb = {
+{
12
−
Molalitas larutan = ] − = 0,5 mol kg–1 ∆Tb = m · Kb = 0,5 mol kg–1 · 0,512°C kg mol–1 = 0,256°C Titik didih larutan = titik didih pelarut murni (H2O) + ∆Tb = 100,00°C + 0,256°C = 100,256°C
Tlarutan = 25 + 273 = 298 K
×
0,300 g urea =
= 5 · 10–3 mol
Vlarutan = 2 L
]
Mr = = 60 Jadi, massa molekul relatif zat itu = 60.
Kb = 1,22 °C/m
=
× 2,08
∆Tb = m · Kb
0,26 =
Z + − Z
7.
· Kb
1 = · · Kb
74,88 = –4,16x + 168,48 4,16x = 93,6 x = 22,5 gram Massa glukosa = x = 22,5 gram Massa urea = (27 – x) = 27 – 22,5 = 4,5 gram Jadi, perbandingan massa glukosa : urea = 22,5 : 4,5 = 5 : 1.
3. Massa larutan = 100 ml × 1,04 g/ml = 104 gram ∆Tf =
− Z
Z
0,416 = {( ) + ( )} × × 0,52
Sifat Koligatif Larutan
×
× Kb}
×
× Kb}
b.
∆Tf = m · Kf = 0,5 mol kg–1 · 1,86°C kg mol–1 = 0,93°C Titik beku larutan = titik beku pelarut murni (H2O) – ∆Tf = 0,00°C – 0,93°C = –0,93°C
9. Larutan hipotonik merupakan larutan yang memiliki tekanan osmotik lebih rendah. Larutan H2SO4 0,3 M π = 0,3 · R · T · i = 0,3 · R · T · {1 + (3 – 1)1} = 0,9 · R · T Larutan hipotonik berarti larutan yang memiliki tekanan osmotik kurang dari 0,9 RT. a.
Glukosa 0,9 M → nonelektrolit π = 0,9R · T (isotonik)
b.
KNO3 0,6 M → n = 2 π = 0,6 · R · T · {1 + (2 – 1)1} = 1,2R · T (hipertonik)
c.
urea 0,3 M → nonelektrolit π = 0,3R · T (hipotonik)
d.
Na2SO4 0,2 M → n = 3 π = 0,2 · R · T · {1 + (3 – 1)1} = 0,6R · T (hipotonik)
Jadi, larutan yang bersifat hipotonik terhadap larutan H2SO4 0,3 M yaitu urea 0,3 M dan Na2SO4 0,2 M.
10. ρ
= # → m = ρ · V = 1 kg/L · 12 L = 12 kg = 12.000 g
∆Tf =
·
· Kf
= · · 1,86
= 12,5°C Jadi, titik beku mengalami penurunan sebesar 12,5°C atau titik bekunya menjadi –12,5°C. Jika zat yang ditambahkan berupa zerone (methyl alcohol, CH3OH), untuk menghasilkan produk yang titik bekunya sama dibutuhkan massa zerone sebagai berikut. ∆T f =
·
· Kf
12,5 = · · 1,86
g = 2.580,6 g = 2,58 kg Jadi, massa zerone yang diperlukan sebanyak 2,58 kg.
Kimia Kelas XII
13
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi 2.
Menerapkan konsep reaksi oksidasi-reduksi dan elektrokimia dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.
Kompetensi Dasar 2.1
Menerapkan konsep reaksi oksidasi-reduksi dalam sistem elektrokimia yang melibatkan energi listrik dan kegunaannya dalam mencegah korosi dan dalam industri.
Nilai
Indikator
Peduli lingkungan
Membuang baterai bekas ke tempat pembuangan sampah B3.
Pada bab ini akan dipelajari: 1. Persamaan Reaksi Redoks 2. Sel Elektrokimia
Redoks dan Penerapannya
Menjelaskan persamaan reaksi redoks
•
Menjelaskan sel elektrokimia
Menentukan bilangan oksidasi dan persamaan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi dan perubahan bilangan oksidasi Mengamati peristiwa reaksi redoks
•
•
• • • •
Siswa mampu menjelaskan reaksi redoks
Siswa mampu menjelaskan rangkaian sel Volta dan penerapannya
Siswa dapat menuliskan persamaan reaksi oksidasi-reduksi dalam sistem elektrokimia dan menentukan harga potensial sel Volta berdasarkan harga potensial reduksinya
14
Redoks dan Penerapannya
Menjelaskan terjadinya reaksi redoks spontan berdasarkan harga potensial reduksi Menggambarkan rangkaian sel Volta dan menuliskan notasi selnya Menuliskan lambang sel dan reaksireaksi yang terjadi pada sel Volta Menentukan potensial sel dari data potensial reduksinya Menjelaskan penerapan sel Volta dalam kehidupan
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: d Reaksi redoks adalah reaksi yang disertai dengan perubahan bilangan oksidasi (terjadi peristiwa reduksi dan oksidasi). Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe +3
0 +3 Reduksi
7. Jawaban: b Setengah reaksi reduksi: Cr2O72– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O Jadi, reaksi tersebut disertai dengan penangkapan 6 elektron. 8. Jawaban: d Cr2O72– + H+ + Cl– → Cr3+ + H2O + Cl2
0
Reduksi : Cr2O72– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O × 2 Oksidasi: Cl– → Cl2 + 2e– ×6 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2Cr2O72– + 28H+ + 12Cl– → 4Cr3+ + 14H2O + 6Cl2
Oksidasi
2. Jawaban: a MnO2 → K2MnO4 +4 –4
Persamaan reaksi disederhanakan: Cr2O72– + 14H+ + 6Cl– → 2Cr3+ + 7H2O + 3Cl2
+2 +6 –8
3. Jawaban: b Ion tiosulfat merupakan ion poliatom, yaitu ion yang terdiri atas beberapa atom. Bilangan oksidasi untuk oksigen dalam ion poliatom seperti NO3–, S2O32–, atau Cr2O72–, selalu –2.
9. Jawaban: a Cr2O72– + AsO33– → Cr3+ + AsO43– Reduksi : Cr2O72– + 14H+ + 6e– → 2Cr3+ + 7H2O × 2 ×6 Oksidasi: AsO33– + H2O → AsO43– + 2H+ + 2e– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2Cr2O72– + 28H+ → 4Cr3+ + 14H2O
4. Jawaban: a CuS + NO3– → Cu2+ + S + NO +2 –2 +5 –6
2+
0
Bilangan oksidasi N berubah dari +5 menjadi +2 sehingga perubahan bilangan oksidasi pada N sebesar –3. 5. Jawaban: b MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2 +4 –4
+4 –4
+2 –2
6AsO33– + 6H2O → 6AsO43– + 12H+ ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2Cr2O72– + 6AsO33– + 16H+ → 4Cr3+ + 8H2O + 6AsO43–
+2 –2
+4 –4
0
Reduksi Oksidasi
Reduktor mengakibatkan terjadinya reaksi oksidasi. Jadi, yang bertindak sebagai reduktor adalah HCl. 6. Jawaban: c aCu(s) + bNO3–(aq) + cH+(aq) → dCu2+(aq) + eNO(g) + fH2O( ) Misal Cu = 1, N = 2 Cu: a = d = 1 N: b = e = 2 O: 3b = e + f 3(2) = 2 + f f=6–2=4 H: c = 2 · f = 2 · 4 = 8 Jumlah muatan Cu di ruas kanan = +2. Dengan demikian koefisien Cu di ruas kiri = 3. Persamaan reaksi setaranya: 3Cu(s) + 2NO 3–(aq) + 8H +(aq) → 3Cu 2+ (aq) + 2NO(g) + 4H2O( ) Jadi, a = 3, b = 2, c = 3, dan 4.
Cr2O72– : AsO43– = 2 : 6 = 1 : 3 10. Jawaban: b MnO2, bilangan oksidasi Mn = +2. KMnO4, bilangan oksidasi Mn = +7 MnSO4, bilangan oksidasi Mn = +2 K2MnO4, bilangan oksidasi Mn = +6 Mn2O3, bilangan oksidasi Mn = +3 Jadi, bilangan oksidasi tertinggi terdapat dalam KMnO4. B.
Uraian
1. a.
b.
CuO + H2 → Cu + H2O +2
0
0
+2
Bilangan oksidasi Cu berubah dari +2 menjadi 0. Bilangan oksidasi H2 berubah dari 0 menjadi +2. Zat yang bertindak sebagai reduktor adalah zat mengalami oksidasi atau kenaikan bilangan oksidasi, yaitu H2.
2. Penyetaraan reaksi redoks dengan metode setengah reaksi. a. Reduksi : MnO4– → Mn2+ Oksidasi : H2C2O4 → CO2 b. Penyetaraan jumlah atom dan jumlah muatan. MnO4– + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O ×2 H2C2O4 → 2CO2 + 2H+ + 2e– ×5
Kimia Kelas XII
15
c.
Jumlah kedua setengah reaksi: 6 16H+ + 10e–
3P + 12H2O → 3PO43– + 24H+ + 15e– 5NO3– + 20H+ + 15e – → 5NO + 10H2O ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 3P + 5NO3– + 2H2O → 3PO43– + 5NO + 4H+
+ → + 8H2O 5H2C2O4 → 10CO2 + 10H+ + 10e– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2MnO4–
2Mn2+
2MnO4– + 6H+ + 5H2C2O4 → 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2
d.
Jadi, nilai a, c, e, dan f berturut-turut yaitu 2, 5, 8, dan 10. 3. Persamaan reaksi redoks: Fe2+ + Cr2O72– → Fe3+ + 2Cr3+ +2
+12
+3
3P + 5NO3– + 2H2O + OH– → 3PO43– + 5NO + 2H2O
e. 5.a.
b.
c.
Persamaan setengah reaksi: Oksidasi : P → PO43– Reduksi : NO3– → NO Menyetarakan jumlah muatan reaksi dengan menambahkan koefisien reaksi dan menjumlahkan kedua persamaan setengah reaksi. P + 4H2O → PO43– + 8H+ + 5e– ×3 + – – NO3 + 4H + 3e → NO + 2H2O × 5 Menyetarakan jumlah muatan reaksi dengan menambahkan koefisien reaksi dan menjumlahkan kedua persamaan setengah reaksi:
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: b Pada sel Galvani (sel Volta) terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik. 2. Jawaban: d Harga potensial elektrode yang semakin positif, sifat oksidatornya semakin besar. Jadi, urutannya adalah Na, Mg, dan Al. 3. Jawaban: e Oksidator yang lebih baik dari Ag berasal dari logam yang dalam deret Volta terletak di sebelah kanan Ag. Deret Volta merupakan deret reduksi, semakin ke kanan semakin mudah tereduksi, sifat oksidatornya semakin baik. Deret volta logam tersebut
16
Redoks dan Penerapannya
Setarakan kembali persamaan. 3P + 5NO3– + OH– → 3PO43– + 5NO + 2H2O
+6
Ion Fe2+ menjadi Fe3+ selisih 1 ion, sehingga dikalikan 6. Sementara itu, ion Cr2O72– menjadi Cr3+ selisih 6 ion sehingga dikalikan 1. Persamaan reaksi setara: 6Fe2+ + Cr2O72– → 6Fe3+ + 2Cr3+ Dengan demikian, banyaknya ion Fe3+ yang dapat dioksidasi oleh 1 mol Cr2O72– sebanyak 6 mol. Hal ini sesuai perbandingan koefisien. 4. a.
Oleh karena suasana basa, ditambahkan OH– pada setiap ruas sebanyak H+ yang ada. H+ dan OH– membentuk H2O.
Cara bilangan oksidasi. Cr2O72– + C2O42– → 2Cr3+ + 2CO2 +6
+3
+3
+2
Mengikat 3e– Melepas 1e–
Cr2O72– + 3C2O42– → 2Cr3+ + 6CO2 –8
+6
Cr2O72– + 3C2O42– + 14H+ → 2Cr3+ + 6CO2 + 7H2O
b.
Cara setengah reaksi atau cara ion elektron. → 2CO2 + 2e–
Oksidasi: C2O42–
×3
Reduksi : + + → + 7H2O × 1 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 3C2O42– + Cr2O72– + 14H+ → 6CO2 + 2Cr3+ + 7H2O Cr2O72–
14H+
6e–
2Cr3+
Masukkan kation dan anionnya hingga diperoleh persamaan reaksi akhir sebagai berikut. 3H2C2O4 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 6CO2 + Cr2(SO4)3 + 7H2O + K2SO4
adalah Li – K – Ba – Sr – Ca – Na – La – Ce – Mg – Lu – Al – Mn – (H2O) – Zn – Cr – Fe – Cd – Co – Ni – Sn – Pb – H – Sb – Bi – Cu – Hg – Ag – Pt – Au. Jadi, oksidator yang lebih baik dari Ag adalah Pt. 4. Jawaban: d Dapat mendesak berarti logam tersebut mempunyai harga potensial reduksi lebih kecil. Jadi, urutan potensial reduksi B > C > A. 5. Jawaban: e E° Ag+ | Ag = +0,80 volt E° Zn2+ | Zn = –0,76 volt Reaksi: Katode (reduksi) : Ag+ + e– Ag E° = +0,80 volt
Anode (oksidasi) : Zn Zn2+ + 2e– E° = +0,76 volt Reaksi tersebut disetarakan agar muatannya sama. 2Ag Katode (reduksi) : 2Ag+ + 2e– E° = +0,80 volt Anode (oksidasi) : Zn Zn2+ + 2e– E° = +0,76 volt –––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel (redoks) : 2Ag+ + Zn 2Ag + Zn2+ E° = +1,56 volt Elektron mengalir dari anode (seng) ke katode (perak). Diagram sel dari reaksi tersebut yaitu Zn | Zn2+ || Ag+ | Ag. 6. Jawaban: c E°sel berharga (+) = reaksi berlangsung E°sel berharga (–) = reaksi tidak berlangsung E°sel = E°reduksi – E°oksidasi a)
E°sel = E°Fe3+ | Fe2+ – E°Cl
d)
e)
B.
Uraian
1.
E°sel = E°Ag+ | Ag – E°Fe2+ | Fe 1,24 = (0,80 V) – (E°Fe2+ ) E°Fe2+ = 0,80 V – 1,24 V = –0,44 V
2.
E°sel = E°Fe3+ | Fe2+ – E°F
2
Reduksi : 2Ag+(aq) + 2e– → 2Ag(s) E° = +0,79 V E° = +2,34 V Oksidasi : Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Reaksi sel: Mg(s) + 2Ag+(aq) → Mg2+(aq) + 2Ag(s) E° = 3,13 V
| F–
= 0,77 – 2,87 = –2,1 V c)
10. Jawaban: b Diagram (lambang) sel dituliskan berdasarkan notasi berikut. Anode (–) | ion anode || ion katode | katode (+) Dengan demikian diagram/lambang untuk sel Daniel/Galvani di atas adalah Zn(s) | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s)
– 2 | Cl
= 0,77 – 1,36 = –0,59 V b)
9. Jawaban: b E° sel = E° reaksi: (Zn2+ + 2e– → Zn) – (Ca2+ + 2e– → Ca) = (–0,76 – (–2,84) = 2,08 volt
3.
E°sel = E°Fe3+ | Fe2+ – E°I
–
|I
2
E°sel
= 0,77 – 0,54 = +0,23 V = E°Fe3+ | Fe2+ – E°Br
E°sel
= 0,77 – 1,07 = –0,30 V = E°Fe2+ | Fe3+ – E°Cl
2
| Br–
– 2 | Cl
= –0,77 – 1,36 = –2,13 V 7. Jawaban: e Dalam deret Volta, logam Zn berada di sebelah kiri logam Ag. Oleh karena itu, Zn bertindak sebagai reduktor sehingga mengalami oksidasi di anode. Sementara itu, Ag berada di sebelah kanan Zn sehingga Ag bertindak sebagai oksidator sehingga mengalami reaksi reduksi. Reaksi yang terjadi di elektrode sebagai berikut. 2Ag+ + 2e– → 2Ag E° = +0,80 Zn → Zn2+ + 2e– E° = +0,76 –––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Zn + 2Ag+ → Zn2+ + 2Ag E° = +1,56 V 8. Jawaban: b Reaksi: Katode (reduksi) : Ag+ + e– → Ag E° = 0,80 volt × 2 Anode (oksidasi) : Zn → Zn2+ + 2e– E° = 0,76 volt × 1 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel (redoks): 2Ag+ + Zn → 2Ag + Zn2+ E° = 1,56 volt
Diagram sel: Zn | Zn2+ || Ag+ | Ag
Ni2+ + 2e– → Ni E° = –0,25 volt Pb2+ + 2e– → Pb E° = –0,13 volt Agar reaksi dapat berlangsung, maka potensial standar sel Volta (Esel) harus berharga positif. Oleh karena itu, reaksi selnya menjadi seperti berikut. Ni → Ni2+ + 2e– E° = +0,25 volt 2+ – E° = –0,13 volt Pb + 2e → Pb –––––––––––––––––––––––––––––––––– + Ni + Pb2+ → Ni2+ + Pb E° sel = +0,12 V Jadi, harga potensial sel Volta untuk elektrode Ni dan Pb sebesar 0,12 V. 4. a.
Ag | Ag+ || Mn2+ | Mn Reaksi yang terjadi di elektrode: Ag → Ag+ + e– E° = –0,80 V × 2 Mn2+ + 2e– → Mn E° = –1,20 V × 1 ––––––––––––––––––––––––––––––––––– + 2Ag + Mn2+ → 2Ag+ + Mn E° = –2,00 V
b.
In | In3+ || Ag+ | Ag Reaksi yang terjadi di elektrode In → In3+ + 3e– E° = +0,34 V × 1 Ag+ + e– → Ag E° = +0,80 V × 3 ––––––––––––––––––––––––––––––––––– + In + 3Ag+ → In3+ + 3Ag E° = +1,14 V
c.
Mn | Mn2+ || Mg2+ | Mg Reaksi yang terjadi di elektrode Mn → Mn2+ + 2e– E° = +1,20 V Mg2+ + 2e– → Mg E° = –2,37 V ––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Mn + Mg2+ → Mn2+ + Mg E° = –1,17 V
Kimia Kelas XII
17
d.
Ag | Ag+ || In3+ | In Reaksi yang terjadi di elektrode Ag → Ag+ + e– E° = –0,80 V × 3 In3+ + 3e– → In E° = –0,34 V × 1 ––––––––––––––––––––––––––––––––––– + 3Ag + In3+ → 3Ag+ + In E° = –1,14 V
5.
Reaksi di anode mengalami oksidasi dan di katode mengalami reduksi. E° sel = E°Cu – E°Zn = +0,34 – (–0,76) = +1,10 volt E° sel bernilai positif sehingga reaksi berlangsung spontan.
Mg | Mg2+ || Ag+ | Ag Reaksi yang terjadi di elektrode Mg → Mg2+ + 2e– E° = +2,37 V × 1 Ag+ + e– → Ag E° = +0,80 V × 2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Mg + 2Ag+ → Mg2+ + 2Ag E° = +3,17 V Jadi, diagram sel yang mempunyai perbedaan elektrode sebesar +1,14 adalah In | In3+ || Ag+ | Ag. e.
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: e 1) Bilangan oksidasi minimal Cl = –1, maka klor dengan biloks –1 tidak dapat direduksi lagi (biloks tidak bisa turun lagi). 2) Bilangan oksidasi maksimal Cl = +7, maka klor dengan biloks +7 tidak dapat dioksidasi lagi (biloks tidak bisa naik lagi). 3) Suatu zat dapat mengalami autoredoks jika dapat mengalami reduksi sekaligus oksidasi, dengan demikian klor dengan biloks maksimal (+7) dan minimal (–1) tidak akan dapat mengalami reaksi autoredoks. Pasangan spesi Cl –(biloks minimal) dan NaClO 4 (biloks maksimal) tidak dapat mengalami reaksi autoredoks. 2. Jawaban: d Cr2O72– + H+ + 2Cl– → 2Cr3+ + H2O + Cl2 +6
–1
+3
0 –1e– × 3
+3e– × 1
Reaksinya menjadi: Cr2O72–(aq) + 14H+(aq) + 6Cl– → 2Cr3+(aq) + 7H2O( ) + 3Cl2(g)
Jadi, a, b, dan c berturut-turut adalah 1, 14,d an 6. 3. Jawaban: b Reaksi redoks adalah reaksi yang mengalami kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi. Reaksi (b) tidak mengalami kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi sehingga bukan reaksi redoks. a. Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 0
+1
+2 Oksidasi Reduksi
18
Redoks dan Penerapannya
0
b. c.
SO3 + H2O → H2SO4 Tidak terjadi perubahan bilangan oksidasi. Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O 0
+1 +1 Reduksi
+2 –1
+1
–2
Oksidasi
d.
Cu + CuCl2 → 2CuCl 0
e.
+2 –2 Oksidasi
+2 –1
Cl2 + 2KBr → 2KCl + Br2 0
+1 –1 –1 –1 Reduksi
0
Oksidasi
4. Jawaban: c CuO + H2 → Cu + H2O +2
0
0 +2 Oksidasi
Reduksi
Zat yang bertindak sebagai oksidator adalah yang mengalami reduksi, yaitu CuO atau Cu2+. 5. Jawaban: c Cr2O3 + KClO3 + KOH → K2CrO4 + KCl + 2H2O +3
+5
+6
–1
Oksidasi Reduksi
6. Jawaban: d Jumlah bilangan oksidasi ion = muatan ion (2 × bilangan oksidasi H) + (2 × bilangan oksidasi P) + (7 × bilangan oksidasi O) = –2 (2 × 1) + (2 × P) + (7 × (–2)) = –2 2 + 2P – 14 = –2 2P – 12 = –2 2P = 10 P=5
7. Jawaban: c NO32– →
NO
+4
+2 berkurang 2
8. Jawaban: a 2NaCl + 2H2O → H2 + Cl2 + 2NaOH –1
+1
0
0
Reduksi Oksidasi
Oksidator Reduktor
: H2O : NaCl
9. Jawaban: a Persamaan reaksi yang sudah setara: H2SO4 + 8HI → H2S + 4I2 + 4H2O Dengan demikian: Bila H 2SO 4 = 1,5 mol, maka HI yang dapat
dioksidasi = × 1,5 = 12 mol. 10. Jawaban: a Persamaan reaksi pada soal adalah persamaan setengah reaksi dari MnO4– → MnO2. MnO4– + 4H+ → MnO2 + 2H2O Jumlah muatan di ruas kiri = –1 + 4 = 3 Jumlah muatan di ruas kanan = 0 sehingga ditambah 3e– di ruas kiri menjadi: MnO4– + 4H+ + 3e– → MnO2 + 2H2O Oleh karena reaksinya dalam suasana basa, tambahkan pada kedua ruas ion OH– sebanyak ion H+ = 4. MnO4– + 4H+ + 4OH– + 3e– → MnO2 + 2H2O + 4OH– Persamaan reaksi menjadi sebagai berikut. MnO4– + 4H2O + 3e– → MnO2 + 2H2O + 4OH– MnO4– + 2H2O + 3e– → MnO2 + 4OH– Jadi, a = 2, n = 3, dan b = 4. 11. Jawaban: b Reduksi : MnO4– + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O
×1
→ + ×5 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ → Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+
Oksidasi : Fe2+
Fe3+
e–
Perbandingan mol = perbandingan koefisien. Jadi, 5 mol H+ ~ 5 mol Fe3+, 5 mol Fe2+ ~ 4 mol H2O, 1 mol MnO4– ~ 1 mol Mn2+. 12. Jawaban: c Penyetaraan redoks dengan metode setengah reaksi. 1) Pisahkan reaksi paruh oksidasi dan reduksi. Oksidasi: H2C2O4 → CO2 (jumlah atom C disamakan) H2C2O4 → 2CO2
Reduksi: MnO4– → Mn2+ (BO Mn: +7 → +2; kanan kurang 4 atom O) 2) Setarakan jumlah O dan H. Oksidasi: H2C2O4 → 2CO2 + 2H+ (kanan ditambah 2H+) Reduksi: MnO4– + 8H+ → Mn2+ + 4H2O (kanan ditambah 4H2O, kiri ditambah 8H+) 3) Setarakan muatan dengan menambahkan elektron. Oksidasi: H2C2O4 → 2CO2 + 2H+ + 2e– Reduksi: MnO4– + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O 4) Samakan jumlah elektron pada kedua reaksi paruh. Oksidasi: 5H2C2O4 → 10CO2 + 10H+ + 10e– Reduksi: 2MnO4– + 16H+ + 10e– → 2Mn2+ + 8H2O –––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks: 2MnO4– + 6H+ + 5H2C2O4 → 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2 Jadi, nilai a, c, e, dan f berturut-turut yaitu 2, 5, 8, dan 10. 13. Jawaban: e Reaksi yang terjadi pada penggunaan aki sebagai berikut. Katode : PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42–(aq) + 2e– → PbSO4(s) + 2H2O( ) Anode : Pb(s) + SO42–(aq) → PbSO4(s) + 2e–
Jadi, Pb dan PbO2 berubah menjadi PbSO4. 14. Jawaban: d E°sel = E°reduksi – E°oksidasi Jika harga potensial sel bertanda positif, reaksi dapat berlangsung spontan, sedangkan jika harga potensial sel negatif, reaksi tidak dapat berlangsung. 1) Zn dioksidasi; Mn2+ direduksi E°sel = –1,20 – (–0,76) = –0,44 volt 2) Ag dioksidasi; In3+ direduksi E°sel = –0,34 – (0,80) = –1,14 volt 3) In dioksidasi; Mn2+ direduksi E°sel = –1,20 – (–0,34) = –0,86 volt 4) Zn dioksidasi; In3+ direduksi E°sel = –0,34 – (–0,76) = +0,42 volt 5) Ag dioksidasi; Mn2+ direduksi E°sel = –1,20 – (–0,80) = –2 volt Jadi, reaksi yang dapat berlangsung spontan adalah 3Zn(s) + 2In3+(aq) → 3Zn2+(aq) + 2In(s).
Kimia Kelas XII
19
15. Jawaban: d Reaksi yang terjadi pada sel Volta: Katode : Al3+(aq) + 3e– → Al(s) ×2 Anode : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e– ×3 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + 2Al3+(aq) + 3Cu(s) → 2Al(s) + 3Cu2+ Notasi sel : Anode | ion || ion | katode : Cu(s) | Cu2+(aq) || Al3+(aq) | Al(s) 16. Jawaban: b Pada gambar sel Volta tersebut terjadi reaksi: Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Cu2+(aq) + Zn(s) → Cu(s) + Zn2+(aq) Penulisan diagram sel: Zn(s) | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s) 17. Jawaban: b a. Katode berupa Ag2O dan anode berupa Zn digunakan pada sel perak oksida. b. Katode berupa PbO2 dan anode berupa Pb digunakan pada sel aki timbal asam. c. Katode berupa MnO 2 dan NH 4 Cl serta anode berupa Zn digunakan pada sel kering karbon seng. d. Katode berupa NiO2 dan anode berupa Cd digunakan pada sel nikel basa atau baterai nikad. e. Katode berupa O2 dan anode berupa H2 digunakan pada sel bahan bakar. 18. Jawaban: c Dalam sel volta: 1) Logam yang memiliki E° lebih kecil (lebih negatif) berfungsi sebagai anode → Zn sebagai anode dan Ag sebagai katode. 2) E°sel = E°anode – E°katode = +0,80 V – (–0,74 V) = 1,54 V 3) Reaksinya: 2Ag+(aq) + Zn(s) → Zn2+(aq) + 2Ag(s) 19. Jawaban: a Memberi perlindungan katodik artinya bahwa logam tersebut yang akan lebih dahulu teroksidasi, bukannya besi. Logam yang mudah teroksidasi berada di sebelah kiri Fe dalam deret Volta. Jadi, logam yang paling mudah teroksidasi adalah logam Mg. 20. Jawaban: a E°sel = E°reduksi – E°oksidasi = E°F – E°I = 2,87 – 0,54 = 2,33 volt 2
2
21. Jawaban: d Zn → Zn2+ + 2e– E° = 0,76 V Fe2+ + 2e → Fe– E° = –0,44 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe E° = +0,32 V Zn | Zn2+ || Fe2+ | Fe E° = +0,32 V
20
Redoks dan Penerapannya
22. Jawaban: e Reaksi berlangsung jika E° = (+). Cr3+ + 3e– → Cr E° = –0,71 V Al → Al3+ + 3e– E° = +1,66 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– Cr3+ + Al → Cr + Al3+ E° = +0,95 V 23. Jawaban: c Logam yang paling mudah tereduksi adalah logam dengan potensial reduksinya (E°) paling positif, yaitu Ag. 24. Jawaban: e Harga potensial elektrode yang lebih rendah daripada harga potensial Fe 3+ sehingga Zn cenderung mengalami reaksi oksidasi dan Fe3+ mengalami reduksi. Oksidasi: Zn → Zn2+ + 2e– × 1 3+ – Reduksi : Fe + e → Fe2+ ×2 –––––––––––––––––––––––––––––––––– + Zn + 2Fe3+ → Zn2+ + 2Fe2+ 25. Jawaban: d Anode (–) : Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e– Katode (+) : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Mg(s) + Cu2+(aq) → Mg2+(aq) + Cu(s) Diagram sel: Mg | Mg2+ || Cu2+ | Cu 26. Jawaban: a Berdasarkan gambar sel Volta diperoleh data: Anode (–): Cu → Cu2+ + 2e– × 1 (oksidasi) Katode (+): Ag+ + e– → Ag × 2 (reduksi) –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag E°sel = E°reduksi – E°oksidasi = +0,80 – (+0,34) = +0,46 V 27. Jawaban: c E°sel = E°reduksi – E°oksidasi 1) E°sel = E°Br – E°Fe = +1,07 – (+0,77) = +0,3 volt 2) E°sel = E°Fe – E°Br = +0,77 – (+1,07) = –0,3 volt 3) E°sel = E°Fe – E°I = +0,77 – (+0,54) = +0,23 volt 4) E°sel = E°Br – E°I = +1,07 – (+0,54) = +0,53 volt 5) E°sel = E°cu – E°Zn = +0,34 – (–0,76) = +1,10 volt Reaksi pada pilihan b menghasilkan E°sel yang negatif. Hal ini berarti reaksi tidak berlangsung dan tidak menghasilkan potensial sel. Dengan demikian, reaksi yang menghasilkan potensial sel terkecil adalah reaksi pada pilihan c. 28. Jawaban: d Reaksi dapat berlangsung jika E°sel berharga positif. Anode : Zn → Zn2+ + 2e– E° = +0,76 volt Katode: Pb2+ + 2e– → Pb E° = –0,13 volt ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Zn + Pb2+ → Zn2+ + Pb E°sel = +0,63 vol
29. Jawaban: d Reaksi yang terjadi: Anode : Ni → Ni2+ + 2e– × 1 Katode : Ag+ + e– → Ag × 2 –––––––––––––––––––––––––––– + Ni + 2Ag+ → Ni2+ + 2Ag Diagram sel: Ni | Ni2+ || Ag+ | Ag
d.
30. Jawaban: a Anode (–) : Al → Al3+ + 3e– ×2 Katode (+) : Ni2+ + 2e– → Ni ×3 ––––––––––––––––––––––––––——–––– Redoks : 2Al + 3Ni2+ → 2Al3+ + 3Ni Diagram sel : Al | Al3+ || Ni2+ | Ni B.
Uraian
1. Ruas kiri = ruas kanan Jumlah atom H 2a = d . . . (1) Jumlah atom O a+8 =4+d a = –4 + d . . . (2) Jumlah atom Cl b = 2c . . . (3) Persamaan (1) dan (2) 2a = d ×1 a = –4 + d ×2 Persamaan reaksi menjadi: 2a = d 2a = –8 + 2d –––––––––––––– – 0 = d + 8 – 2d d=8 2a = d 2a = 8 a=4 Jumlah muatan di kiri = di kanan = 8, sehingga b=6 b = 2c 6 = 2c c=3 Jadi, a = 4, b = 6, c = 3, dan d = 8. 2. a.
b.
Menentukan reaksi oksidasi-reduksi. Oksidasi : Cl– → Cl2 Reduksi : MnO4– → Mn2+ Menentukan bilangan oksidasi. MnO4– + Cl– → Mn2+ + Cl2 +7 –2
c.
–1
+2
0
Menentukan unsur yang mengalami peristiwa reduksi dan oksidasi. MnO4– + Cl– → Mn2+ + Cl2 +7 –2
–1 +2 0 Oksidasi (1)
Reduksi
(5)
Cl– dan Cl2 dikalikan 5, sedangkan MnO4– dan Mn2+ dikalikan 1 sehingga reaksinya sebagai berikut. MnO4– + 5Cl– → Mn2+ + 5Cl2 Menyetarakan muatan dan jumlah atom. Jumlah muatan ruas kiri = –6 Jumlah muatan ruas kanan = +2 Oleh karena suasana asam, ruas kiri ditambah H+. MnO4– + 5Cl– + 8H+ → Mn2+ + 5Cl2 Jumlah atom H ruas kiri = 8 Jumlah atom H ruas kanan = 0 Oleh karena jumlah atom H belum setara, ruas kanan ditambah H2O. MnO4– + 5Cl– + 8H+ → Mn2+ + 5Cl2 + 4H2O
3. a.
b.
Reduksi : KMnO4– + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O × 1 Oksidasi : Fe2+ → Fe3+ + e– ×5 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : KMnO4– + 5Fe2+ + 8H+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O Reaksi akhir: 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 → 2MnSO4 + 5Fe(SO4)3 + 8H2O + K2SO4
ZnS + HNO3 → ZnSO4 + NO + H2O –2
+6 –8e +5
+3e
+2
Reaksi akhir: 3ZnS + 8HNO3 → 3ZnSO4 + 8NO + 4H2O 4. E°sel = E°Pb2+ | Pb – E°Ni2+ | Ni = –0,13 V – (–0,25 V) = 0,12 V 5.
Oksidasi : Zn → Zn2+ + 2e– E° = –0,763 V Reduksi : Cu2+ + 2e– → Cu E° = +0,337 V ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Reaksi sel: Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu E°sel = E°kanan – E°kiri = +0,337 V – (–0,763 V) = +1.100 V
6. Reaksi di anode (mengalami oksidasi). Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s) E° = –0,76 V Reaksi di katode (mengalami reduksi). Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) E° = +0,34 V E°sel = E°Cu – E°Zn = +0,34 – (–0,76) = +0,34 + 0,76 = +1,10 V E°sel bernilai positif sehingga reaksi berlangsung spontan.
Kimia Kelas XII
21
7. Pada sel Volta terjadi reaksi redoks, yaitu di katode (kutub +) terjadi reaksi reduksi, sedangkan di anode (kutub –) terjadi reaksi oksidasi. Logam Zn terletak di sebelah kiri logam Ag sehingga logam Zn mampu mereduksi ion Ag+ menjadi Ag. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. Katode (reduksi) : Ag+ + e– → Ag ×2 Anode (oksidasi) : Zn → Zn2+ + 2e– × 1 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks 2Ag+ + Zn → 2Ag + Zn2+ Penulisan diagram sel berdasarkan reaksi reduksi oksidasi sebagai berikut. Zn(s) || Zn2+(aq) || Ag+(aq) | Ag(s) 8. Diketahui: Cr2++ 2e– → Cr E° = –0,91 volt Mn2+ + 2e– → Mn E° = –1,03 volt Reaksi selnya: Mn → Mn2+ + 2e– E° = +1,03 volt Cr2++ 2e– → Cr E° = –0,91 volt –––––––––––––––––––––––––––––––– Mn + Cr2+ → Mn2++ Cr E° = 0,12 volt Jadi, potensial sel standar = 0,12 volt.
22
Redoks dan Penerapannya
9. a.
b.
E°sel = (E°2Ag + 2e– → 2Ag) – (E°Mg → Mg2+ + 2e–) = +0,79 – (–2,34) = +0,79 + 2,34 = +3,13 volt Reaksi selnya:
Katode (reduksi) : 2Ag+(aq) + 2e– → 2Ag(s) E° = +0,79 volt Anode (oksidasi) : Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e– E° = +2,34 volt ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Mg(s) + 2Ag+(aq) → Mg2+(aq) + 2Ag(s) E° = +3,13 volt
° 10. E°sel = q
$_ ` $
1,24 q°
– q°
_ ` = (0,80 V) – ( q° _ ) `
_
= 0,80 V – (1,24 V) = –0,44 V
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi 2. Menerapkan konsep reaksi oksidasi-reduksi dan elektrokimia dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.
Kompetensi Dasar 2.2
2.3
Nilai
Menjelaskan reaksi oksidasi-reduksi dalam sel elektrolisis. Menerapkan hukum Faraday untuk elektrolisis larutan elektrolit.
Peduli lingkungan
Indikator Mencegah korosi pada benda-benda logam.
Dalam bab ini akan dipelajari: 1. Sel Elektrolisis dan Reaksi-Reaksi di Dalamnya 2. Korosi 3. Hukum Faraday dan Penerapannya
Elektrolisis
Menjelaskan konsep elektrolisis
• • • • •
•
•
Menjelaskan konsep korosi
Menggambarkan susunan sel Volta Menjelaskan proses terjadinya listrik dari reaksi redoks dalam sel Volta Menuliskan lambang sel dan reaksireaksi yang terjadi pada sel Volta Menghitung potensial sel berdasarkan data potensial standar Menjelaskan prinsip kerja sel Volta yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari Melakukan percobaan untuk mengamati reaksi yang terjadi di anode dan katode pada reaksi elektrolisis Menuliskan reaksi yang terjadi di anode dan katode pada larutan dengan elektrode aktif ataupun elektrode inert
Siswa mampu menggambarkan, menuliskan reaksi sel, dan menghitung potensial sel dalam sel Volta
•
•
Menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi terjadinya korosi melalui percobaan Menjelaskan beberapa cara mencegah terjadinya korosi
Siswa mampu menyebutkan faktorfaktor yang memengaruhi korosi dan cara pencegahannya
Menjelaskan hukum Faraday dan Penerapannya
•
Menjelaskan hukum Faraday dalam perhitungan sel elektrolisis Melakukan percobaan penyepuhan logam besi dengan tembaga Menuliskan reaksi elektrolisis pada penyepuhan dan pemurnian suatu logam
• •
Siswa mampu menjelaskan hukum Faraday melalui perhitungan sel elektrolisis
Siswa dapat menjelaskan tentang elektrokimia, korosi, dan hukum Faraday serta penerapannya dalam kehidupan
Kimia Kelas XII
23
A.
Pilhan Ganda
1. Jawaban: d ×1 Anode (oksidasi) : Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e– Katode (reduksi) : Ag+(aq) + e– → Ag(s) ×2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Fe(s) + 2Ag+(aq) → Fe2+(aq) + 2Ag(s) Jadi, bagan sel elektrokimia tersebut adalah Fe(s) | Fe2+(aq) || Ag+ | Ag(s) 2. Jawaban: e Di antara bahan dan alat tersebut yang merupakan elektrolit adalah asam sulfat encer. Seng dan tembaga merupakan elektrode. Kabel dan baterai digunakan untuk menghantarkan dan memberikan arus listrik. 3. Jawaban: b Mg(NO3)2 terionisasi menjadi Mg2+, NO3– tidak tereduksi dan teroksidasi, yang tereduksi dan teroksidasi adalah air (H2O). Katode (–) : 2H2O + 2e– → H2 + 2OH– Anode (+) : 2H2O → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– 4. Jawaban: c Logam natrium merupakan golongan IA, ion-ion logam golongan IA, IIA, Al3+, dan Mn2+ hanya mengalami reduksi menjadi logam jika dalam bentuk lelehan atau leburan garamnya tanpa ada air. 5. Jawaban: a Selama aki bekerja terjadi reaksi: Pb(s) + PbO 2(s) + 2SO 42– (aq) + 4H +(aq) → 2PbSO4(s) + 2H2O 6. Jawaban: b Elektrolisis larutan NiSO4 dengan elektrode Ag NiSO4 → Ni2+ + SO42– Katode : Ni2+ + 2e– → Ni Anode : Ag → Ag+ + e– (elektrode Ag tidak inert sehingga akan mengalami oksidasi) 7. Jawaban: c AgNO3 → Ag+ + NO3– Katode : Ag+ + e– → Ag Anode : 2H2O → 4H+ + O2 + 4e– 8. Jawaban: c Na2SO4 → 2Na+ + SO42– Katode : (2H2O + 2e– → 2OH– + H2) × 2 Anode : 2H2O → 4H+ + 4e– + O2 ––––––––––––––––––––––––––––––––– 6H2O → 4OH– + 4H+ + 2H2 + O2 Volume H2 : volume O2 = 2 : 1 24
Elektrolisis
9. Jawaban: d Elektrode inert merupakan elektrode yang tidak terlibat dalam reaksi (tidak aktif). Elektrode inert yang sering digunakan yaitu platina dan grafit. 10. Jawaban: a Elektrolisis larutan K2SO4 dengan elektrode Pt akan menghasilkan gas H2 pada katode dan gas O2 pada anode. Karena yang bereaksi adalah airnya (H2O). Reaksi: Katode (–): 2H2O + 2e– → H2 + 2OH– Anode (+) : 2H2O → O2 + 4 H– + 4e– 11. Jawaban: d Pada elektrolisis larutan NaCl, di katode diperoleh NaOH dan gas H2, sedangkan di anode diperoleh gas Cl2. 12. Jawaban: b 1) Elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode C NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– Gas hidrogen terbentuk di katode. 2) Elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektrode Cu CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e– Gas hidrogen tidak terbentuk. 3) Elektrolisis larutan BaCl2 dengan elektrode Pt BaCl2(aq) → Ba2+(aq) + 2Cl–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– Gas hidrogen terbentuk di katode. 4) Elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektrode Ag AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO3–(aq) Katode : Ag+(aq) + e– → Ag(s) Anode : Ag(s) → Ag+(aq) + e– Gas hidrogen tidak terbentuk. Jadi, gas hidrogen dapat terbentuk pada sel elektrolisis 1) dan 3). 13. Jawaban: a Al2O3( ) → 2Al3+( ) + 3O2–( ) Katode : Al3+( ) + 3e– → Al(s) Anode : 2O2–( ) → O2(g) + 4e– X merupakan anode (kutub positif) sehingga reaksi yang terjadi berupa 2O2–( ) → O2(g) + 4e–
14. Jawaban: e Di katode akan terjadi persaingan antara kation dengan pelarut (molekul air) untuk mengalami reduksi (menangkap elektron). Oleh karena kation pada NaCl merupakan kation golongan IA, yang mengalami reduksi dari larutannya adalah H2O. Nilai E° untuk H2O adalah –0,83 volt. Sementara itu, di anode terjadi reaksi oksidasi ion Cl–. 15. Jawaban: d Gambar 1 NaCl( ) → Na+( ) + Cl–( ) Katode : Na+( ) + e– → Na( ) Anode : 2Cl–( ) → Cl2(g) + 2e– Gas Cl2 terbentuk di anode. Gambar 2 AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO3–(aq) Katode : Ag+(aq) + e– → Ag(s) Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Gas O2 terbentuk di anode. Gambar 3 MgSO4(aq) → Mg2+(aq) + SO2– 4 (aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Gas H2 terbentuk di katode dan gas O2 terbentuk di anode. Gambar 4 CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e– Gas tidak terbentuk di katode maupun anode. Gambar 5 KNO3(aq) → K+(aq) + NO–3(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Gas H2 terbentuk di katode dan gas O2 terbentuk di anode. Jadi, peristiwa elektrolisis yang menghasilkan gas pada suhu kamar di kedua elektrodenya yaitu gambar 3 dan 5. B. 1.
Uraian Ba(OH)2(aq) → Ba2+(aq) + 2OH–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) ×2 Anode : 4OH–(aq) → 2H2O( ) + 4e– + O2(g) ×1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 4H2O( ) + 4OH–(aq) → 4OH–(aq) + 2H2(g) + 2H2O( ) + O2(g) : 2H2O( ) → 2H2(g) + O2(g)
Jadi, hasil reaksi elektrolisis tersebut berupa gas H2 dan O2. 2. Reaksi pengendapan unsur Y pada katode: Yn+ + ne– → Y
*×
mol e– = F =
= = mol unsur Y =
$
= 0,1 mol
= = 0,1 mol
Perbandingan mol e– dengan mol unsur Y = n : 1 = 0,1 : 0,1 = 1 : 1 Jadi, ion dari unsur Y adalah Y+. 3. Gambar rangkaian percobaan elektrolisis larutan NiCl2 dengan katode logam besi dan anode logam nikel sebagai berikut.
(+) Anode
(–) Katode
Nikel
Besi
Larutan NiCl2
Pada percobaan terjadi reaksi elektrolisis NiCl2. Di katode logam besi akan dihasilkan endapan Ni, sedangkan di anode logam nikel akan dihasilkan gas Cl2. Reaksi elektrolisisnya dapat ditulis sebaga berikut. Katode : Ni2+(s) + 2e– → Ni(s) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– ––––––––––––––––––––––––––––––– Ni2+ + 2Cl–(s) → Ni(s) + Cl2(g) 4. Elektrode Pt tidak dapat teroksidasi dalam sel elektrolisis ini. Zat-zat yang dapat mengalami (aq), dan H2O. Ada redoks adalah Cu2+(aq), SO3– 4 dua kemungkinan reaksi yang terjadi di anode: a. 2SO42–(aq) → S2O82–(aq) + 2e– E° = –2,00 V 2– (E°red S2O8 /SO42+ = +2,00 V) b. 2H2O → O2 + 4H+ + 4e– Karena E°red S2O82–(aq)/SO42–(aq) lebih positif dari +1,42 V maka SO42– tidak teroksidasi menjadi S2O82– dalam air. Reaksi yang akan terjadi di anode adalah oksidasi H2O menjadi O2. Ada dua kemungkinan reaksi yang terjadi di katode: a. b.
Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) E° = +0,34 V 2H2O( ) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq)
Kimia Kelas XII
25
Karena E°Cu2+/Cu kurang negatif dari –0,82 V (bahkan positif), di katode akan terbentuk endapan Cu. Reaksi yang terjadi dalam sel tersebut adalah: Anode : 2H2O( ) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e– Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2H2O( ) + 2Cu2+(aq) → O2(g) + 4H+(aq) + Cu(s) 2H2O( ) + 2CuSO4(aq) → O2(g) + 2H2SO4(aq) + Cu(s) anode
5. a.
A.
katode
Larutan AgNO3 AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO3–(aq) Ion Ag mempunyai E° > –0,83 sehingga akan direduksi menjadi logam-logamnya. Ion NO3– bukan merupakan ion halida sehingga yang akan dioksidasi adalah H2O. Katode : Ag+(aq) + e– → Ag(s) ×4 Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + 4H+(aq) + O2 × 1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 4Ag+ + 2H2O( ) → Ag(s) + 4H+(aq) + O2(s)
Larutan HCl HCl(aq) → H+(aq) + Cl–(aq) HCl merupakan asam, sehingga yang direduksi adalah H+. Ion Cl– merupakan ion halida sehingga akan dioksidasi menjadi gas Cl2. Katode : 2H+(aq) + 2e– → H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– –––––––––––––––––––––––––––– 2HCl(aq) → H2(g) + Cl2(g)
Pilhan Ganda
1. Jawaban: e Faktor-faktor yang memengaruhi korosi dapat dibedakan menjadi dua yaitu yang berasal dari bahan itu sendiri dan dari lingkungan. a. Faktor dari bahan meliputi: 1) kemurnian bahan, 2) struktur bahan, 3) bentuk kristal, 4) unsur-unsur penyusun bahan, dan 5) jenis bahan. b. Faktor dari lingkungan meliputi: 1) udara (gas oksigen), 2) suhu, 3) kelembapan (air), dan 4) keasaman zat-zat kimia. 2. Jawaban: e Korosi pada menara dapat dicegah dengan menghubungkan menara dengan lempeng magnesium. 3. Jawaban: b Mudah dan tidaknya logam berkarat tergantung pada keaktifan logam. Semakin aktif logam, semakin negatif harga potensial elektrodenya sehingga semakin mudah berkarat. Mudah dan tidaknya logam berkarat tidak tergantung pada banyaknya air, banyaknya oksigen, suhu lingkungan, maupun tingkat kebasaan.
26
b.
Elektrolisis
4. Jawaban: a Proses korosi besi merupakan peristiwa elektrokimia yang menghasilkan karat besi (Fe2O3 . xH2O) karena terjadi reaksi redoks. Reaksinya sebagai berikut. Anode (oksidasi) : Fe(s) → Fe2+ + 2e– Katode (reduksi) : O2 + 4H+ + 4e– → 2H2O 5. Jawaban: b Pada proses perkaratan besi, salah satu bagian permukaan besi akan bertindak sebagai anode atau mengalami oksidasi menurut reaksi: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e– Elektron akan mengalir ke bagian permukaan besi yang bertindak sebagai katode. O2 akan mengalami reduksi menurut reaksi: O2(g) + 4H+(aq) + 4e– → 2H2O( ) O2(g) + 2H2O( ) + 4e– → 4OH–(aq) Dengan demikian, H+ (asam) atau H2O diperlukan dalam perkaratan untuk mereduksi O2 pada katode. 6. Jawaban: c Pada proses pelapisan besi dengan seng, besi (Fe) bertindak sebagai katode, sedangkan seng (Zn) bertindak sebagai anode. Zn akan mengalami oksidasi terlebih dahulu karena harga E°nya lebih kecil daripada Fe. Hal ini dapat mencegah korosi elektrolistik. Jika larutan elektrolitnya berupa ZnCr2 reaksinya sebagai berikut. Anode (–) = Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– Katode (+) = Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s) Dengan demikian, Fe tidak mengalami oksidasi karena terlindungi oleh Zn.
7. Jawaban: c Korosi besi dipengaruhi oleh uap air atau air, oksigen, larutan elektrolit, permukaan logam yang tidak rata, serta zat terlarut yang dapat membentuk asam. Uap air atau air saja dan oksigen saja tidak dapat mengakibatkan korosi. Pada percobaan pertama dan kedua terbentuk karat karena ada oksigen dan air. Pada percobaan kedua, karat dapat lebih cepat terbentuk karena adanya asam. Pada percobaan ketiga tidak terbentuk karat karena tidak ada uap air atau air (udara kering). Pada percobaan keempat tidak terbentuk karat karena air yang sudah dididihkan akan kehilangan oksigen terlarut (tidak ada oksigen). 8. Jawaban: b Besi akan berkarat jika teroksidasi. Agar besi tidak teroksidasi, besi dapat dilapisi dengan bahan yang lebih mudah teroksidasi daripada besi. Bahan yang dimaksud adalah Mg karena Mg memiliki potensial reduksi standar yang paling negatif sehingga paling mudah teroksidasi. 9. Jawaban: b Magnesium digunakan sebagai logam pelindung yang ditanam di dalam tanah untuk mencegah korosi pada pipa air, menara raksasa, dan balingbaling kapal laut. Sel Volta raksasa akan terbentuk dengan logam Mg sebagai anode. 10. Jawaban: b Logam yang dapat mencegah terjadinya korosi pada besi adalah logam yang harga E0 < E0 besi, karena logam tersebut potensial elektrodenya lebih negatif. Jadi, besi tetap terlindungi karena dijadikan katode.
A.
B.
Uraian
1. Reaksi anodik : Fe → Fe2+ + 2e– Reaksi katodik : Cu2+ + 2e– → Cu Reaksi sel : Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu 2. Aluminium yang berkarat akan membentuk aluminium oksida (Al2O3) dengan cepat. Setelah terbentuk lapisan oksida yang tipis, perkaratan akan segera terhenti. Lapisan tersebut melekat kuat pada permukaan logam sehingga melindungi logam di bawahnya dari perkaratan lebih lanjut. 3. Logam yang melindungi besi dari korosi mempunyai harga potensial reduksi lebih kecil daripada harga potensial reduksi besi, yaitu logam Mg dan Zn. Oleh karena harga potensial reduksi kedua logam lebih kecil dari harga potensial reduksi besi, kedua logam akan teroksidasi terlebih dahulu sehingga besi terhindar dari korosi. 4. Aluminium merupakan bahan yang sangat baik untuk kemasan makanan. Hal ini karena aluminium tahan korosi. Aluminium dapat terhindar dari proses korosi lebih lanjut karena saat terjadi korosi dapat segera membentuk lapisan oksida di permukaannya. Lapisan oksida ini mampu menghentikan proses korosi lebih lanjut. 5. Paduan logam (aloi) adalah campuran logam yang terbentuk karena pelelehan bersama komponenkomponennya. Campuran logam tersebut dapat berupa larutan padat atau campuran tidak saling larut. Contoh stainless steel, yaitu campuran dari 18% nikel, 8% krom, dan sisanya besi.
Pilhan Ganda wCu =
1. Jawaban: d Hubungan seri, i × t sama. Jumlah Coulomb sama. WAg
=
=
× × ×
= 5,922 gram
3. Jawaban: c wZn = ⋅ * ⋅
⋅*⋅
3,156 =
× * ×
WCu
⋅*⋅
=
⋅*⋅
=
→ i × t = 2.819,94 ×
3,05 = t
= 0,93 gram
2. Jawaban: c Elektrolisis CuSO4 CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode = Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s)
× ×
= 1.800 detik = 30 menit 0 detik
4. Jawaban: c W = ⋅*⋅ =
× ×
= 10,8 gram
Kimia Kelas XII
27
5. Jawaban: e mol e– =
9. Jawaban: e ! !
!
= 0,01 mol Reaksi elektrolisis larutan NaOH NaOH(aq) → Na+(aq) + OH–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 4OH–(aq) → 2H2O( ) + 4e– + O2(g) OH–
mol
[OH–]
=
=
*
e–
× mol
=
× 0,01 mol = 0,01 mol
= 0,005 M = 5 ×
pOH = –log 5 × 10–3 = 3 – log 5 pH = 14 – pOH = 14 – (3 – log 5) = 11 + log 5 6. Jawaban: a A Na
23
e×i× t
W = 96.500 23 × 15 × 50 × 60 96.500
0,225 =
$
⋅*⋅
=
⋅*⋅
→ i · t = 2.412,5 C
WCu =
×
= 1,28 gram
10. Jawaban: a MSO4(aq) → M2+(aq) + SO42–(aq) : M2+(aq) + 2e– → M(s) ×2 : 2H2O( ) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e– ×1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Reaksi sel : 2M2+(aq) + 2H2O( ) → 2M(s) + O2(g) + 4H+(aq)
Katode Anode
$
×
mol H+ = mol = 0,01 mol mol M = 0,005 mol
"
"
= = 24 11. Jawaban: a Reaksi elektrolisis larutan H2SO4 sebagai berikut. H2SO4(aq) → 2H+(aq) + SO42–(aq) Katode : 2H+(aq) + 2e– → H2(g) Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + 4e– + O2(g) mol O2 =
⋅*⋅
mol × Ar =
gram
8. Jawaban: b W=
= 29,5
=
Ar M =
7. Jawaban: d W = 0,225 g W=
Pada proses penetralan: mol H+ = mol OH–
= 1 = 23 i = 15 A t = 50 menit = 50 × 60 detik
⋅*⋅
M
eNi =
= 32
mol M =
r e = valensi
=
10–3
eCu =
!
@* @*
=
<
× − <
$
× *×
mol =
*⋅ ×
0,1 =
* × ×
i = × ×
= 10 ampere
mol O2 = <
= 6,25 × 10–3 mol
mol e– = × mol O2
mol e–
= × 6,25 × 10–3 mol = 2,5 × 10–2 mol =F *×
mol e– = ×
2,5 × 10–2 = t = 1.930 sekon
28
Elektrolisis
Katode : Y+ + e → Y Misal: Mr X = x Massa X = 1 gram Mr Y = y Massa Y = 4 gram
12. Jawaban: d Arus listrik yang dialirkan sama maka: WAg : WCu : WAu = eAg : eCu : eAu (mol Ag × Ar Ag) : (mol Cu × Ar Cu) : (mol Au : Ar Au) $ "$ # *"$
=
:
$ "! # *"!
:
mol X =
$ "$ # *"$
"$
"!
$
$ "$ # *"$ $ "! # *"!
# *"!
= mol Ag = 0,20 mol
"$
"!
= mol Au = 0,067 mol Jadi, mol Ag = 0,20 mol dan mol Au = 0,067 mol.
B.
= Z mol
= Z
1. Pada anode 350 ml O2 diubah menjadi mol O2 (gas)
× − " "
AgNO3(aq) → Ag +(aq) + NO3–(aq) ×4
Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– × 1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + 4Ag+(aq) + 2H2O( ) → 4Ag +(s) + 4H+(aq) + O2(g)
massa O2 =
= = 108
F
= = 0,02 faraday = e × F = 108 × 0,02 = 2,16 gram
W
14. Jawaban: c W= t= = =
× ×*
×
W
=
0,5 =
×*× × * × ×
i = 5,03 ampere Jumlah endapan di katode: W=
× × ×
= 6,75 gram
Cl2 = × mol Na = mol
×
× × ×
× 32 g/mol
2. 2NaCl → 2Na+ + 2Cl– Katode = 2Na+ direduksi menjadi logam Na Anode = 2Cl– dioksidasi menjadi gas Cl2 Jadi, banyaknya mol Cl2 yang terjadi: 2NaCl → 2Na + Cl2
×*×
× −
= 0,5 g
⋅*⋅
= e · F =
e
Uraian
mol O2 =
13. Jawaban: d
W
= = Jadi, perbandingan massa atom relatif X dan Y adalah 1 : 2.
# *"!
Katode : Ag +(aq) + e– → Ag(aq)
= × Z mol
Z
= # *"$
"$ "
mol Y = × mol e–
= # *"$
"$ "
= Z mol
$ "!
=
Z
= # *"$ : # *"!
"$" × "$ "$
"!" × "$ "!
=
mol e– = × mol X = × Z mol = Z mol
(mol Ag × Ar Ag) : (mol Cu × Ar Cu) $ "$
$
detik
15. Jawaban: b Reaksi elektrolisis XSO4 dan Y2SO4 di katode sebagai berikut. XSO4 → X2+ + SO42– Katode : X2+ + 2e– → X Y2SO4 → 2Y+ + SO42–
Cl2 = × 22,4 L = 5,6 L (STP) 3. Kegunaan elektrolisis sebagai berikut. a. Penyepuhan logam, melapisi logam dengan logam lain supaya tahan karat. b. Pemurnian logam, misalnya campuran Cu, Ag, dan Au dengan cara pengaturan voltase listrik.
Kimia Kelas XII
29
c. d.
Pembuatan gas dalam laboratorium. Pembuatan logam reaktif dengan mengelektrolisis lelehan garamnya.
4. Volume Al2O3 yang dihasilkan = luas permukaan × tebal = 5,0 × 102 × 1,0 × 10–3 cm3 = 5,0 × 10–1 cm3 massa Al2O3 = ρ × V = 4,0 × 5,0 × 10–1 = 2 gram mol O2 =
× mol Al2O3 =
×
$ $
mol
=
× mol O2 =
× 0,03 mol
= 0,12 mol = 0,12 F Coulomb = F × 96.500 = 0,12 × 96.500 C = 11.580 C = 1,16 × 104 C
A.
Pilhan Ganda
1. Jawaban: d Elektrolisis leburan PbI2 PbI2( ) → Pb2+( ) + 2I–( ) Katode : Pb2+( ) + 2e– → Pb(s) Anode : 2I–( ) → I2(g) + 2e– 2. Jawaban: b Katode : 2H2O + 2e– → H2 + 2OH– Anode : 2Cl– → Cl2 + 2e– 3. Jawaban: c CuSO4 → Cu2+ + SO42– Katode (–) = Cu2+ + 2e– → Cu Anode (+) = Cu2+ → Cu2+ + 2e–
30
Elektrolisis
e– Anode
+
e–
–
– Katode
+
NO3– Ag +
Logam Ag Ag+
Ag +
e–
Logam besi
Ag+
NO3–
= × mol = 0,03 mol e–
5. Gambar penyepuhan logam besi dengan perak sebagai berikut.
Pada penyepuhan logam besi oleh perak, besi bertindak sebagai katode, sedangkan perak bertindak sebagai anode. Larutan elektrolit yang digunakan berupa larutan AgNO3. Prinsip kerja penyepuhan yaitu mengendapkan logam perak (Ag) pada besi dalam larutan AgNO3. Pada saat arus listrik searah (DC) bertegangan rendah dialirkan ke sistem seperti gambar, logam perak akan melepaskan elektron dan mengalir melalui larutan AgNO3 menjadi ion Ag+. Ion Ag+ ditarik ke katode dan mengikat elektron sehingga menjadi logam Ag. Logam Ag ini melapisi logam besi. Pada anode, ion NO3– tidak akan dioksidasi dan oksidasi air juga lebih sukar daripada oksidasi Ag. Oleh karenanya, pada anode terjadi oksidasi Ag. Reaksinya sebagai berikut. Anode (oksidasi) : Ag(s) → Ag+(aq) + e– Katode (reduksi) : Ag+(aq) + e– → Ag(s) ––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : Ag(s) → Ag(s)
4. Jawaban: c Pada elektrolisis leburan NaCl, di katode diperoleh logam Na dan di anode diperoleh gas Cl2. Katode : Na+ + e– → Na Anode : 2Cl– → Cl2 + 2e– 5. Jawaban: b Elektrolisis larutan klorida dari logam alkali dan alkali tanah menggunakan elektrode Pt tidak akan berhasil membentuk logam alkali dan alkali tanah. Hal ini karena zat yang mengalami reduksi yaitu H2O. H2O akan mengalami reduksi menjadi H2 dan OH– karena potensial reduksi H2O lebih besar daripada logam-logam tersebut. Elektrolisis akan berhasil jika logam alkali atau alkali tanah berbentuk lelehan, karena ion-ion logam tersebut akan mengalami reduksi sehingga pada anode terbentuk H+ dan gas O2.
6. Jawaban: b Sel 1
AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO3–(aq) Katode (B) : Ag+(aq) + e– → Ag(s) Anode (A) : 2H2O( ) → 4H+(aq) + 4e– + O2(g) Sel 2 CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode (D) : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode (C) : 2H2O( ) → 4H+(aq) + 4e– + O2(g) Sel 3 NiSO4(aq) → Ni2+(aq) + SO42–(aq) Katode (F) : Ni2+(aq) + 2e– → Ni(s) Anode (E) : 2H2O( ) → 4H+(aq) + 4e– + O2(g) Jadi, elektrode logam inert yang menghasilkan gas adalah A, C, dan E.
7. Jawaban: c Di katode yang direduksi bukan Na+ melainkan H2O menghasilkan gas H2 sesuai reaksi berikut: 2H2O + 2e– → H2 + 2OH– H=
= 0,5 mol ⇒ e =
× 0,5 = 1 mol (lihat
perbandingan koefisien) 1 mol e ≈ 1 F. A Cu
63,5 2
i=2A t = 30 menit = 30 × 60 detik e×i× t
W = 96.500 = =
Cd = = mol
e = × = mol (lihat reaksi di katode)
O2 = × = mol (lihat reaksi di anode)
8. Jawaban: a r eCu = valensi =
11. Jawaban: a Larutan yang menghasilkan gas di anode dan katode yaitu KBr dan K2SO4. KBr(aq) → K+(aq) + Br–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Br–(aq) → Br2(g) + 2e– Gas H2 dihasilkan di katode dan gas Br2 dihasilkan di anode. K2SO4(aq) → 2K+(aq) + SO42–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(aq) Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Gas H2 dihasilkan di katode dan gas O2 dihasilkan di anode. 12. Jawaban: a Katode : Cd2+ + 2e– → Cd Anode : 2H2O → O2 + 4H+ + 4e–
63,5 2
63,5 × 30 × 60 96.500
× 2 × 30 × 60 96.500
gram
9. Jawaban: b Reaksi elektrolisis larutan MgCl2 sebagai berikut. MgCl2(aq) → Mg2+(aq) + 2Cl–(aq) Katode : 2H2O + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– Jadi, di katode dihasilkan ion hidroksida dan gas hidrogen, sedangkan di anode dihasilkan gas klorin. 10. Jawaban: c Leburan KCl dengan elektrode platina KCl( ) → K+( ) + Cl–( ) Katode : K+( ) + e– → K(s) ×2 Anode : 2Cl–( ) → Cl2(g) + 2e– ×1 ––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 2K+( ) + 2Cl–( ) → 2K(s) + Cl2(g) Elektrolisis tersebut menghasilkan logam alkali kalium dan gas Cl2.
e = × 22,4 = 0,2 liter 13. Jawaban: d Katode : L2+ + 2e– → L Anode : 2H2O → O2 + 4H+ + 4e– Netral berarti: mol H+ = mol OH– = 50 × 0,2 × 1 = 10 mmol (dari KOH) e = 10 mmol (reaksi di anode)
L = × 10 = 5 mmol (reaksi katode)
⇒ Ar L = = × − = 59 14. Jawaban: b Ni2+ + 2e → Ni . . . (1) Cr3+ + 3e → Cr . . . (2)
Ni = = 0,3 mol e = 2 × 0,3 mol = 0,6 mol (lihat pers. 1)
Cr = × 0,6 = 0,2 mol (lihat pers. 2) = 0,2 × 52 = 10,4 gram 15. Jawaban: a MSO4(aq) → M2+(aq) + SO2– 4 (aq) Katode : M2+ + 2e– → M(s) M1 × V1 = M1 × V1 mol1 = 0,2 M × 0,05 L = 0,01 mol Mr · M =
= = 28 Kimia Kelas XII
31
16. Jawaban: e Korosi dapat terjadi karena adanya uap air atau air dengan oksigen. Adanya larutan elektrolit seperti larutan garam dapur akan lebih mempercepat korosi. 17. Jawaban: b Pada peristiwa korosi, logam akan mengalami oksidasi, sedangkan oksigen akan mengalami reduksi. Karat logam umumnya berupa oksida atau karbonat. Rumus karat besi adalah F2O3 · xH2O. 18. Jawaban: d Perlindungan katodik adalah perlindungan dari perkaratan dengan cara besi dihubungkan dengan logam lain yang lebih aktif (lebih mudah teroksidasi), seperti logam magnesium. Logam pelindung yang mempunyai E° lebih kecil akan bertindak sebagai anode, sedangkan besi akan bertindak sebagai katode. 19. Jawaban: e Korosi besi terjadi saat logam besi bereaksi dengan oksigen di udara dan uap air. Korosi besi mempunyai rumus kimia Fe2O3 · xH2O. 20. Jawaban: e Korosi pada pipa pengalir minyak bumi yang ditanam dalam tanah dapat dicegah menggunakan perlindungan katodik. Caranya dengan menghubungkan pipa dengan logam pelindung yang mempunyai E° lebih kecil dari E° pipa (besi). Pengecatan dilakukan untuk mencegah karat pada besi yang berada di udara terbuka, misal jembatan. Plastik digunakan untuk mencegah karat pada rak piring. Gemuk atau oli digunakan untuk mencegah karat pada mesin. 21. Jawaban: d Korosi besi dapat dicegah dengan menghubungkannya dengan logam yang lebih mudah teroksidasi, yaitu logam yang mempunyai E° lebih kecil daripada E° besi. 22. Jawaban: d i = 865 mA = 0,865 A t = 5 menit = 300 detik 2H+ + 2e– → H2 *⋅
mol e– = =
×
= 0,0027 mol
23. Jawaban: a MgCl2(aq) → Mg2+(aq) + 2Cl–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Cl– → Cl2 + 2e Pada katode terdapat ion Mg2+ golongan IIA sehingga yang mengalami reduksi berupa air 32
Elektrolisis
24. Jawaban: b Ketika larutan Al2O3 dielektrolisis, gas oksigen dibebaskan di anode. Al2O3 → 2Al3+ + 3O2– Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 6O2–(aq) → 3O2(g) + 12e– Berdasarkan reaksi elektrolisis tersebut, ion oksida kehilangan elektron di anode. 25. Jawaban: e WAg : WX = eAg : eX WAg : WX =
$ $ # *"$
0,54 : 0,1 =
5,4 =
$
:
$ # *"
$
:
Ar X = 40 Jadi, logam X adalah Ca yang mempunyai massa atom relatif = 40. 26. Jawaban: c CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Ca(s) WCu = i t e
× *×
= kuat arus = 10 ampere = waktu = 16 × 60 = 960 detik = mol ekuivalen =
WCu =
$ ! "*
=
× ×
= 3,16 gram
27. Jawaban: e Gas oksigen dibebaskan di anode menurut reaksi: 2H2O( ) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– Jumlah mol elektron =
mol H2 = × mol e– = × 0,0027 mol = 0,00135 mol
menghasilkan gas H2. Reaksi berlangsung dalam suasana basa.
*⋅
mol =
×
Jumlah mol oksigen =
= 0,1 mol
× 0,1 mol = 0,025 mol
Volume oksigen = 0,025 × 22,4 = 0,56 liter 28. Jawaban: b Au3+(aq) + Fe(s) → Au+(aq) + Fe2+(aq) Katode : Au3+(aq) + 2e– → Au+(aq) Anode : Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e– Zat yang dihasilkan pada anode dengan arus 3 A selama 1 jam yaitu: 1 jam = 3.600 detik
W=
× *×
=
$ × *× *
=
× ×
= 3,13 gram
29. Jawaban: d SnSO4 → Sn2+ + SO42– Katode : Sn2+ + 2e– → Sn Anode : 2H2O → 4H+ + O2 + 4e– mol mula-mula Sn2+ = 0,5 L × 0,6 M = 0,3 mol ×*×
W = *×
mol = * × × ×
= × = 0,043 mol Sn2+ + 2e– → Sn mula-mula : 0,3 mol – – reaksi : 0,043 mol 0,086 mol 0,043 mol ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– sisa : 0,257 mol 0,086 mol 0, 043 mol MSn2+ =
=
= 0,514 M
30. Jawaban: d i = 1,2 A t = 20 menit = 1.200 detik W = 0,179 gram ×*×
W =
4. Elektrolisis air
Katode : 2H2O( ) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) ×2 Anode : 2H2O( ) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e– ×1 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 6H2O( ) → 2H2(g) + 4OH–(aq) + O2(g) + 4H+(aq)
Perbandingan H2 : O2 = 2 : 1 Elektrolisis larutan MgSO4
$ * × * ×
0,179 = * ×
× ×
0,179 = * ×
Valensi = = 4 B.
dengan sumber arus (umumnya baterai). Larutan atau lelehan yang ingin dielektrolisis ditempatkan dalam suatu wadah. Selanjutnya, elektrode dicelupkan ke dalam larutan maupun lelehan elektrolit yang ingin dielektrolisis. Elektrode yang digunakan umumnya merupakan elektrode inert seperti grafit (C), platina (Pt), dan emas (Au). Elektrode berperan sebagai tempat berlangsungnya reaksi. Reaksi reduksi berlangsung di katode, sedangkan reaksi oksidasi berlangsung di anode. Kutub negatif sumber arus mengarah pada katode (sebab memerlukan elektron) dan kutub positif sumber arus tentunya mengarah pada anode. Akibatnya, katode bermuatan negatif dan menarik kationkation yang akan tereduksi menjadi endapan logam. Sebaliknya, anode bermuatan positif dan menarik anion-anion yang akan teroksidasi menjadi gas. Terlihat jelas bahwa tujuan elektrolisis adalah untuk mendapatkan endapan logam di katode dan gas di anode.
Uraian
1. Sel elektrolisis adalah sel yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan reaksi redoks yang diinginkan. Sel elektrolisis terdiri atas dua elektrode, yaitu elektrode negatif (katode) dan elektrode positif (anode). Di katode terjadi reaksi reduksi, sedangkan di anode terjadi reaksi oksidasi. 2. Elektrolitnya dapat berupa larutan asam, basa, atau garam, dapat pula leburan garam halida atau leburan oksida. Kombinasi antara elektrolit dan elektrode menghasilkan tiga kategori penting elektrolisis sebagai berikut. a. Elektrolisis larutan dengan elektrode inert. b. Elektrolisis larutan dengan elektrode aktif. c. Elektrolisis leburan dengan elektrode inert. 3. Perbedaan sel elektrolisis dengan sel Volta adalah pada sel elektrolisis, komponen voltmeter diganti
MgSO4(aq) → Mg2+(aq) + SO42–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) ×2 Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + 4e– + O2(g) ×1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 6H2O( ) → 4OH–(aq) + 2H2(g) + 4H+(aq) + O2(g)
Perbandingan H2 : O2 = 2 : 1 Kedua elektrolisis tersebut menghasilkan zat yang sama. Hal ini karena pada elektrolisis MgSO4 yang dielektrolisis berupa larutannya, sehingga yang mengalami reduksi berupa air bukan ion Mg2+. Sementara itu, ion SO42– merupakan ion sisa asam oksi sehingga yang mengalami oksidasi berupa air (H2O). Oleh karena itu, reaksi elektrolisis air dan larutan MgSO4 menghasilkan zat yang sama. 5. Salah satu aplikasi sel elektrolisis adalah pada proses penyepuhan. Dalam proses penyepuhan, logam yang lebih mahal dilapiskan (diendapkan sebagai lapisan tipis) pada permukaan logam yang lebih murah dengan cara elektrolisis. Baterai, umumnya digunakan sebagai sumber listrik selama proses penyepuhan berlangsung. Logam yang ingin disepuh berfungsi sebagai katode dan lempeng perak (logam pelapis) yang merupakan logam penyepuh berfungsi sebagai anode. Larutan
Kimia Kelas XII
33
elektrolit yang digunakan harus mengandung spesi ion logam yang sama dengan logam penyepuh (dalam hal ini ion perak). Pada proses elektrolisis, lempeng perak di anode akan teroksidasi dan larut menjadi ion perak. Ion perak tersebut kemudian akan diendapkan sebagai lapisan tipis pada permukaan katode. Metode ini relatif mudah dan murah sehingga banyak digunakan pada industri perabot rumah tangga dan peralatan dapur. 6. Satuan yang sering ditemukan dalam aspek kuantitatif sel elektrolisis adalah Faraday (F). Faraday didefinisikan sebagai muatan (dalam Coulomb) mol elektron. Satu Faraday ekuivalen dengan satu mol elektron. Demikian halnya, setengah Faraday ekuivalen dengan setengah mol elektron. Sebagaimana yang telah kita ketahui, setiap satu mol partikel mengandung 6,02 × 1023 partikel. Sementara setiap elektron mengemban muatan sebesar 1,6 × 10–19 C. Dengan demikian: 1 Faraday = 1 mol elektron = 6,02 × 1023 partikel elektron × 10–19/partikel elektron 1 Faraday = 96.320 C = 96.500 Hubungan antara satuan faraday dan satuan coulomb dapat dinyatakan dalam persamaan berikut. faraday = coulomb/96.500 coulomb = faraday × 96.500 7. Prosedur kerja elektrolisis larutan garam dapur sebagai berikut. a. Memasukkan dua buah pensil ke dalam setiap lubang kertas karton. b. Memasukkan kedua pensil pada lubang kertas karton ke dalam larutan garam dapur. Dengan demikian, kertas karton menutup bibir gelas dan dapat menahan kedua pensil tetap tegak berdiri. Pensil-pensil tersebut tidak boleh saling bersentuhan. c. Memasang dua kabel listrik dengan ujung penjepit pada masing-masing pensil. Penjepit ditempelkan pada ujung-ujung pensil yang berupa grafit bukan pada bagian pensil yang berkayu. Sementara itu, ujung kabel listrik lainnya dihubungkan dengan baterai 9 volt. d. Setelah proses elektrolisis terjadi, akan terbentuk gelembung-gelembung di sekitar ujung-ujung pensil yang ada di dasar larutan garam dapur. Gelembung-gelembung hidrogen akan terbentuk pada elektrode negatif. Reaksinya sebagai berikut. 2NaCl(aq) → 2Na+(aq) + 2Cl–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + e– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 2H2O( ) + 2Cl–(aq) → 2OH–(aq) + H2(g) + Cl2(g)
34
Elektrolisis
Hasil reaksi berupa larutan NaOH, gas H2, dan gas Cl2. NaOH terbentuk dari reaksi antara 2OH– dengan 2Na+. 8. Reaksi elektrolisis larutanCuCl dan CrCl3 dengan elektrode inert. Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Cr3+(aq) + 3e– → Cr(s) ! !
=
! !
WCu = 0,64 gram
eCu = = 32
eCr = = 14 WCr =
! × ! !
= × = 0,28 gram
*×
× ×
9. F = = = 0,03 F mol e– = F mol e– = 0,03 mol Reaksi elektrolisis NaNO3 dengan elektrode grafit. NaNO3(aq) → Na+(aq) + NO3–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + 4e– + O2(g)
mol O2 = × mol e–
= × 0,03 mol = 0,0075 mol massa O2 = mol O2 × Mr O2 = 0,0075 mol × 32 gram/mol = 0,24 gram Jadi, massa gas O2 yang terbentuk di anode adalah 0,24 gram. 10. m = 30 gram i = 2,4 ampere $
eSm = =
t = 24.125 detik
M= 30 =
× ×
× ×
96.500 = × ×
n = = 3 Jadi, muatan Sm = 3+ dan simbol Sm adalah Sm3+.
A.
Pilhan Ganda
1. Jawaban: c 46% massa etanol berarti 46 gram etanol dan 54 gram air. m=
×
=
×
5. Jawaban: b Elektrolit terner mempunyai n = 3. Jika terionisasi sempurna maka α = 1. Penurunan tekanan uap larutan: ∆P = P° × Xterlarut × i
= 18,52 m
2. Jawaban: c Mr CH3COOH = 60 g/mol Mr H2O = 18 g/mol nCH3COOH = nH2O =
= P° × "_" × {1 + (3 – 1)1}
= P° × × 3
= 0,25 mol = nt
= p°
= 5 mol = np
nCH3COOH = + = = 0,05 _ xH2O = 1 – 0,05 = 0,95 3. Jawaban: d Dalam 100 gram larutan glukosa 18% terdapat: Glukosa 18% =
× 100 gram = 18 gram
Jumlah mol air = xpel =
−
−
+
= 0,1 mol
4. Jawaban: c ∆T f = Tf air – Tf larutan = (0 – (– 0,11165))°C = 0,11165°C nCaCl2 = 3 αCaCl2 = 1 massa air = . . . ?
×
+
· 2 =
7. Jawaban: e Tekanan uap larutan paling besar diperoleh jika jumlah mol partikel zat terlarutnya paling kecil. Berdasarkan gambar di atas maka tekanan uap larutan paling besar terdapat pada larutan V karena memiliki jumlah mol partikel terlarut terkecil. 8. Jawaban: b ∆Tf = 0°C – (–2,43°C) = 2,43°C H2C2O4 → n = 3, α = 0,4 ∆Tf = m · Kf · i
∆Tf = m × Kf × i ∆Tf =
= 10 mmHg P = P° – ∆P = (105 – 10) mmHg = 95 mmHg
× 760 mmHg
= 105 ·
= 4,55 mol
= 743,66 mmHg
"! ! "! !
6. Jawaban: d P = 105 mmHg NaOH 10% = 10 gram/100 gram larutan massa air = (100 – 10) gram = 90 gram ∆P = P° · xA · i = 105 · @ ? + * · (1 + (2 – 1) · 1)
+
P : xpel × Po =
= p°
@ ?
Air = 100 – 18 gram = 82 gram Jumlah mol glukosa =
× 1,86 × 3 0,11165 = × p = 500 gram Jadi, massa air dalam larutan sebesar 500 g.
× Kf × {1 + (3 – 1)1}
2,43 =
"*
× × 1,8 × {1 + (3 – 1)0,4}
2,43 =
"*
× 1,25 × 1,8 × 1,8
Kimia Kelas XII
35
Mr kristal = 126 H2C2O4 · XH2O = 126 (2 · Ar H) + (2 · Ar C) + (4 · Ar O) + X{(2 · Ar H) + Ar O} = 126 (2 · 1) + (2 · 12) + (4 · 16) + X{(2 · 1) + 16} = 126 X(18) = 126 – 90
X = = 2 Jadi, rumus kristal asam oksalat: H2C2O4 · 2H2O. 9. Jawaban: d Tekanan uap larutan (P) = P° – ∆P = P° – (P° · xA) Tekanan uap larutan dipengaruhi oleh jumlah mol zat terlarut nonvolatil. Semakin besar jumlah mol zat terlarut nonvolatil, maka tekanan uap larutan semakin kecil. Sebaliknya semakin kecil jumlah mol zat terlarut nonvolatil, maka tekanan uap larutan semakin besar. Jadi, larutan yang mempunyai tekanan uap paling besar adalah S. 10. Jawaban: d ∆Tb = m × Kb (101 – 100) = m × 0,5 1 = m × 0,5 m = 2 molal 11. Jawaban: c ∆T f = =
×
× Kf
× × 1,86 = 3,72
Tf = 0 – ∆Tf = 0 – 3,72 Tf = –3,72°C
12. Jawaban: c π=M×R×T = 0,0010 mol L–1 × 0,08205 L atm mol–1 K–1 × 298 K = 0,024 atm (= 18 mmHg) 13. Jawaban: e ∆Tb = m × Kb =
×
× Kb
(100,26 – 100) =
×
× 0,52
0,26 =
Mr =
0–
massa HCl =
× Kf (–3,44°C) = Z × − "Z
× 1.100 gram
n HCl = n H2O = x HCl =
= 5,50 mol
= 49,96 mol = 0,1 +
x H2O = 1 – 0,1 = 0,9 16. Jawaban: e Larutan NaCl (elektrolit) akan terurai menurut reaksi: NaCl Na+ + Cl– (n = 2) Penurunan titik beku: ∆Tf = m × Kf × {1 + (n – 1) α} 1,488 = 0,4 × 1,86 × {1 + (2 – 1) α} α=1 17. Jawaban: b Kenaikan titik didih larutan dipengaruhi oleh konsentrasi molal larutan dan jenis larutan (elektrolit atau nonelektrolit). Semakin tinggi konsentrasi molalnya, titik didihnya semakin tinggi. Larutan elektrolit memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada larutan nonelektrolit. Glukosa merupakan larutan nonelektrolit sehingga glukosa mempunyai titik didih terendah. 18. Jawaban: e Sifat koligatif larutan merupakan sifat fisik larutan yang tergantung dari banyaknya zat terlarut yang ada dalam larutan (molalitasnya), tetapi tidak tergantung pada jenis zat yang dilarutkan.
Ulangan Tengah Semester 1
=
Y Y'
⇒ ∆Tb =
Y Y'
· ∆Tf
∆Tb = × 0,372 = 0,104 × 1,86°C
× 100% = 10%
= 200,75 gram massa H2O = (1.100 – 200,75) gram = 889,25 gram
∆ ∆'
×
15. Jawaban: c Mr HCl = 36,5 g/mol massa larutan = 1.000 ml × 1,1 gram/ml = 1.100 gram
∆Tb = m · Kb
= 60
= 3,44°C 36
% massa CO (NH2)2 adalah =
19. Jawaban: d ∆T f = m · Kf
14. Jawaban: b ∆T f =
1.860x = 21.456,6 – 206,4x 2.066,4 x = 21.465,6 x = 10,4 gram
20. Jawaban: b ∆Tb =
×
× Kb × {1 + (n – 1) α}
Mr Ca(OH)2 = 40 + 2(16 + 1) = 74 Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH– n=3 α = 75% = 0,75 ∆Tb = × × 0,52 × {1 + (3 – 1) 0,75}
Tb
= 2,6 = 100 + 2,6 = 102,6°C
27. Jawaban: b a. SO2 + H2O → H2SO3 (bukan redoks)
21. Jawaban: d MnO2 → K2MnO4 +4 –4
26. Jawaban: a Jumlah atom S : d = a + b . . . (1) H :b=c . . . (2) O : c = 2a . . . (3) Misalkan a = 1 maka c = 2a = 2 . . . (3) b=c=2 . . . (2) d=a+b=3 . . . (1) persamaan reaksi menjadi: SO2(g) + 2H2S(g) → 2H2O( ) + 3S(s) Jadi, nilai a = 1, b = 2, c = 2, dan d = 3.
+4–4
+2 +6 –8
b.
+4–4
bertambah 2
22. Jawaban: b Reaksi setara: 2HNO3(aq) + 3H2S(g) → 3S(s) + 2NO(g) + 4H2O mol hidrogen sulfida : mol asam nitrat 3:2
c.
+2–2
+1–2+1
0
+2 +4–6
+2 –2
d.
2SO2 + O2 → 2SO3 (bukan redoks)
e.
SO2 + OH– → HSO3 (reaksi oksidasi)
+4–4
+4–4
0
–2+1
+4–4
+1+5–6
oksidasi
23. Jawaban: d Cr2O72 + H+ + 2Cl– → 2Cr3+ + H2O + Cl2 +3
+2–2
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O (bukan redoks) +4–4
= × 1 mol = 1,5 mol
–1
+2+4–6
reduksi
mol hidrogen sulfida = × mol asam nitrat
+6
+2–2
SO2 + 2H2S → 2H2O + 3S (reaksi reduksi)
0
Zat yang bertindak sebagai pengoksidasi juga disebut oksidator. Oksidator mengakibatkan reaksi reduksi. Jadi, SO 2 yang bertindak sebagai pengoksidasi terdapat pada reaksi b.
–1e × 3 –3e × 1
Jadi reaksinya menjadi Cr2O72–(aq) + 14H+(aq) + 6Cl–(aq) → 2Cr3+(aq) + 7H2O( ) + 3Cl2(g)
+3
24. Jawaban: a Pada reaksi tersebut: Al + 3Ag+ → Al3+ + 3Ag 0
+1
+3
oksidasi
0
0
KBr + KMnO4 + H2SO4 → Br2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
atom Al mengalami oksidasi atom Al sebagai reduktor ion Ag+ mengalami reduksi ion Ag+ sebagai oksidator
+2
+3
29. Jawaban: d
25. Jawaban: a SnCl2 + 2HgCl2 → SnCl4 + 2 HgCl +2
0 reduksi
oksidasi reduksi
a. b. c. d.
28. Jawaban: d Reaksi redoks adalah reaksi yang disertai dengan perubahan bilangan oksidasi (terjadi peristiwa reduksi dan oksidasi). Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe
+4
+1
reduksi
Reduksi : MnO4– + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O ×2 Oksidasi : 2Br– → Br2 + 2e– ×5 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– – 2MnO4– + 16H+ + 10Br– → 2Mn2+ + 8H2O + 5Br2
Persamaan reaksi setelah disetarakan: 10KBr + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Br2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 + 8H2O Jadi, harga a, b, c, dan d berturut-turut adalah 10, 8, 5, dan 6.
oksidasi
Zat yang bertindak sebagai reduktor (yang mengalami oksidasi) adalah SnCl2. Kimia Kelas XII
37
30. Jawaban: b e Cu =
oksida (Cu2O). Tembaga(I) oksida terbentuk jika endapan tembaga telah teroksidasi.
= 31,75
i = 5 ampere t = 30 menit = 30 × 60 = 1.800 detik ×*×
MCu = =
× ×
= 2,96 gram
31. Jawaban: a Agar reaksi dapat berlangsung, potensial standar sel volta (E sel) harus berharga + . E°sel = E° Cu2+ | Cu – E° Al3+ | Al = 0,34 – (–1,66) volt = +2,00 volt 32. Jawaban: c E°sel = E° besar – E° kecil = E° Pb – E° Ni = (0,13 – (–0,25) = +0,12 volt 33. Jawaban: d Berdasarkan gambar rangkaian tersebut maka elektron mengalir dari Mg (anode) ke Cu (katode). Penulisan diagram sel dengan cara sebagai berikut.
37. Jawaban: e Reaksi elektrolisis leburan ZnCl2 sebagai berikut. ZnCl2( ) → Zn2+( ) + 2Cl–( ) Katode (y) : Zn2+( ) + 2e– → Zn(s) Anode (x) : 2Cl–( ) → Cl2(g) + 2e– Kation (ion positif) akan mengalami reaksi reduksi di katode dengan menangkap elektron, sedangkan anion (ion negatif) akan mengalami reaksi oksidasi di anode dengan melepaskan elektron. Kation akan bergerak menuju ke katode dan anion akan bergerak menuju ke anode. 38. Jawaban: c
e = = 108 ×*×
W = =
= 40,29 gram 39. Jawaban: a
Jadi, diagram sel yang tepat untuk rangkaian tersebut: Mg | Mg2+ | Cu2+ || Cu. 34. Jawaban: b Harga E°Fe < E°Pb sehingga Fe cenderung mengalami oksidasi dan Pb2+ cenderung mengalami reduksi. Reaksinya sebagai berikut.
Jadi, reaksi menghasilkan Fe2+ dan Pb. 35. Jawaban: c Elektrolisis air garam (larutan garam dapur) sebagai berikut. NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e– Jadi, gas yang dihasilkan di katode adalah H2 (hidrogen), sedangkan di anode adalah Cl2 (klorin). 36. Jawaban: b Elektrolisis larutan tembaga(II) sulfat dengan elektrode karbon sebagai berikut. CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + 4e– + O2(g) Tumpukan warna kemerahan yang terbentuk pada salah satu elektrode (katode) adalah tembaga(I) 38
Ulangan Tengah Semester 1
×
Z
F = = = 0,01 Faraday Reaksi elektrolisis: K2SO4→ 2K+ + SO42– Katode = H2O + 2e– → 2OH– + H2 Anode = H2O → 4H+ + 4e– + O2
anode | ion || ion | katode
Katode (reduksi) : Pb2+(aq) + 2e– → Pb(s) Anode (oksidasi) : Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e– –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : Pb2+(aq) + Fe(s) → Pb(s) + Fe2+(aq)
× × ×
O2 di anode = × 0,01 mol = 0,0025 mol Volume O2 (STP) = 0,0025 × 22,4 = 0,056 L 40. Jawaban: b Besi akan berkarat jika teroksidasi. Agar tidak teroksidasi, besi dapat dilapisi dengan bahan yang lebih mudah teroksidasi daripada besi. Bahan yang dimaksud adalah Mg. Mg memiliki potensial reduksi standar yang paling negatif sehingga paling mudah teroksidasi. B.
Uraian
1. a = 2,3 gram p = 50 gram ∆T f = n × m × Kf 0 – Tf =
0 – (–0,9) = 0,9 =
×
45 Mr = 4.278 Mr = 95
Tf = –0,9°C Kf = 1,86°C mol–1
×
× Kf
× 1,86
2. a = 3 gram Mr = 60 p = 100 ml = 0,1 L × 1.000 g/L = 100 gram Kb = 0,52°C mol–1 ∆Tb = n × m × Kb =
×
×
5. Reduksi : Cr2O72– + 14H+ + 6e– → 2Cr3– + 7H2O ×2 Oksidasi : AsO33– + H2O → AsO43– + 2H+ + 2e ×6 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2Cr2O72– + 28H+ → 4Cr3+ + 14H2O 6AsO33– + 6H2O → 6AsO43– + 12H+ –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2Cr2O72– + 6AsO33– + 16H+ → 4Cr3+ + 8H2O + 6AsO43–
= × × 0,52 = 0,26 ∆Tb = (Tb – 100)°C Tb = 100 + ∆Tb = 100 + 0,26 = 100,26°C 3. V = 200 ml = 0,2 liter T = 27°C = 27 + 273 K = 300 K π=
⋅ #
×R·T
pelarut
6. Reaksi di anode → oksidasi Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s) E° = –0,76 V Reaksi di katode → reduksi Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) E° = +0,34 V E°sel = E°Cu – E°Zn = +0,34 – (–0,76) = +0,34 + 0,76 = +1,10 volt E°sel bernilai positif sehingga reaksi berlangsung spontan. 7. a.
= × × (0,082) (300) atm = 2,46 atm 4. ∆T f = Tf
Perbandingan mol ion Cr 2O72– : ion AsO 43– = perbandingan koefisiennya = 2 : 6 = 1 : 3.
– Tf
larutan
= (5,51 – 2,81)°C = 2,7°C ∆T f = m · Kf 2,7 = m · 5,12 m = 0,527 molal Molalitas larutan merupakan penjumlahan molalitas tiap-tiap penyusunnya sehingga diperoleh: m = mnaftalena + mantrasena Misal: massa naftalena = x gram massa antrasena = (1,6 – x) gram Mr naftalena = 128 Mr antrasena = 178 − Z Z − + + m = 0,527 = 0,391x + (0,281(16 – x)) 0,527 = 0,391x + 0,4496 – 0,281x 0,11x = 0,0774 x = 0,704 gram Massa naftalena = x = 0,704 gram Massa antrasena = 1,6 – 0,704 = 0,896 gram
% naptalena = × 100% = 44% % antrasena = (100 – 44)% = 56%
Notasi sel untuk reaksi redoks yang dapat berlangsung spontan adalah Pb | Pb2+ | Ag+ | Ag. Harga E° sel = (0,80 – (–0,13)) volt = 0,93 volt.
b.
8. Menurut hukum Farady II: apabila arus listrik yang sama dilewatkan pada beberapa sel elektrolisis, berat zat yang dihasilkan tiap-tiap sel berbanding lurus dengan berat ekivalen zat itu dan tanpa bergantung pada jenis zat yang terlibat dalam reaksi elektrolisis. Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Cr3+(aq) + 3e– → Cr(s) ! !
! = ! WCu = 0,64 gram
e Cu = = 32
e Cr = = 14 WCr = 0,28 gram 9. i t
= 20 A = 2 jam = 2 × 3.600 detik
e =
$ $ *
W =
⋅*⋅
= =
⋅ × ×
= 80,58 gram
Jadi, massa perak yang digunakan untuk melapisi sendok sebanyak 80,58 g.
Kimia Kelas XII
39
10. Misal: mol e– = 1 mol Reaksi sel I NaOH(aq) → Na+(aq) + OH–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 4OH–(aq) → 2H2O( ) + 4e– + O2(g)
mol H2 = × mol e– = mol Reaksi sel II NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e–
mol Cl2 = × mol e– = mol
40
Ulangan Tengah Semester 1
Reaksi sel III AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO3–(aq) Katode : Ag+(aq) + e– → Ag(s) Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + 4e– + O2(g)
mol O2 = × mol e– = mol Jadi, perbandingan mol = mol H2 (sel I) : mol Cl2 (sel II) : mol O2 (sel III)
= : : = 2: 2:1
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi 3.
Memahami karakteristik unsur-unsur penting, kegunaan dan bahayanya, serta terdapatnya di alam.
Kompetensi Dasar 3.1 Mengidentifikasi kelimpahan unsur-unsur utama dan transisi di alam dan produk yang mengandung unsur tersebut. 3.2 Mendeskripsikan kecenderungan sifat fisik dan kimia unsur utama dan unsur transisi (titik didih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, kereaktifan, dan sifat khusus lainnya). 3.3 Menjelaskan manfaat, dampak, dan proses pembuatan unsur-unsur dan senyawanya dalam kehidupan sehari-hari.
Nilai Peduli Lingkungan
Indikator Mengajak masyarakat untuk menanam tumbuhan hijau.
Dalam bab ini akan dipelajari: 1. Sifat-Sifat Unsur Golongan Utama 2. Kelimpahan, Manfaat, Dampak, dan Pembuatan Unsur Golongan Utama
Unsur-Unsur Golongan Utama
Menjelaskan Kelimpahan, Manfaat, Dampak, dan Pembuatan Unsur Golongan Utama
Menjelaskan Sifat-Sifat Unsur Golongan Utama
•
•
Menjelaskan sifat-sifat unsur utama yang meliputi titik didih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, dan sifat khusus lainnya Menjelaskan sifat-sifat kimia (kereaktifan, kelarutan) melalui percobaan
•
• •
Siswa mampu mengidentifikasi sifat-sifat unsur golongan utama
Menjelaskan keberadaan unsur-unsur gas mulia, halogen, alkali, alkali tanah, aluminium, karbon, silikon, belerang, oksigen, dan nitrogen yang ada di alam terutama di Indonesia Mengidentifikasi produk-produk yang mengandung unsur-unsur golongan utama Menjelaskan manfaat dan dampak unsur-unsur golongan utama serta senyawanya dalam kehidupan sehari-hari
Siswa mampu mengidentifikasi keberadaan unsurunsur golongan utama
Siswa dapat menjelaskan karakteristik unsur-unsur golongan utama beserta bahaya dan kegunaannya dalam kehidupan sehari-hari
Kimia Kelas XII
41
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: d Logam alkali dari litium ke sesium memiliki jarijari atom yang semakin besar. Jadi, yang memiliki jari-jari atom terbesar adalah sesium (Cs). 2. Jawaban: c Sifat basa logam alkali dari atas ke bawah semakin kuat sehingga urutan sifat basa dari yang kuat yaitu CsOH, KOH, NaOH, dan LiOH. 3. Jawaban: b Sifat logam alkali dari litium ke sesium: 1) titik didih menurun; 2) energi ionisasi berkurang; 3) keelektronegatifan berkurang; 4) kereaktifan bertambah; 5) jari-jari atom bertambah. 4. Jawaban: c Logam alkali dari litium sampai sesium memiliki harga energi ionisasi yang semakin kecil. Jadi, logam kalium memiliki harga energi ionisasi dengan urutan ketiga yang terbesar. 5. Jawaban: d Hasil reaksi antara logam alkali dengan air berupa basa kuat dan gas hidrogen, basa kuat yang dimaksud adalah KOH. Oleh karena itu, persamaan reaksi antara logam kalium dengan air: 2K(s) + 2H2O( ) → 2KOH(aq) + H2(g) 6. Jawaban: d Logam golongan utama adalah logam dari golongan A, yaitu barium, natrium, magnesium, dan aluminium. Boron, hidrogen, dan argon berwujud gas, besi bukan golongan utama. 7. Jawaban: b Satu-satunya senyawa hidroksida dari logam alkali tanah yang dapat bereaksi dengan basa (NaOH) adalah Be(OH)2 karena bersifat amfoter. 8. Jawaban: e Urutan kekuatan basa dari logam alkali tanah dapat dilihat dari kelarutannya dalam air. Semakin mudah larut dalam air, berarti senyawa hidroksida tersebut semakin kuat sifat basanya. Senyawa hidroksida dari logam alkali yang memiliki sifat basa yang paling lemah bersifat amfoter. Jadi, urutan kekuatan basa logam alkali tanah tersebut 4), 2), 1), 5), dan 3). 9. Jawaban: e Warna nyala ion Na+ kuning, K+ ungu, Ba2+ hijau, dan Sr2+ merah. 42
Unsur-Unsur Golongan Utama
10. Jawaban: b 1) Ba (alkali tanah) kurang reaktif dibanding Cs (alkali). 2) Ca (alkali tanah) lebih elektronegatif daripada K (alkali). 3) Jari-jari atom Na (alkali) lebih besar daripada Mg (alkali tanah). 4) Energi ionisasi Be (alkali tanah) lebih besar daripada Li (alkali). 5) Sifat reduktor Sr (alkali tanah) lebih kecil daripada Rb (Alkali). 11. Jawaban: a Sifat unsur golongan alkali di antaranya sebagai berikut. 1) Pada umumnya bereaksi hebat dengan air membentuk basa dan gas hidrogen. Persamaan reaksinya sebagai berikut. 2M(s) + 2H2O( ) → 2M+(aq) + 2OH–(aq) + H2(g) M = logam alkali 2) Dapat bereaksi dengan gas hidrogen membentuk hidrida. Persamaan reaksinya sebagai berikut. 2M(s) + H2(g) → 2MH(s) 3) Terbakar dengan oksigen membentuk oksida, peroksida, atau superoksida. Persamaan reaksinya sebagai berikut. 3M(s) +
O (g) 2
→ M2O(s) + MO2(s)
M = K, Rb, dan Cs 5M(s) + 4) 5)
O (g) 2
→ M2O(s) + MO2(s) + M2O2(s)
M = Li dan Na Keelektronegatifannya kecil. Energi ionisasinya kecil.
12. Jawaban: c Unsur halogen terletak pada golongan VIIA dalam sistem periodik yang mempunyai elektron valensi 7 buah pada s2 p5. Jadi, sifat halogen sesuai dengan 2), 3), dan 4). 13. Jawaban: c Titik didih HF lebih tinggi daripada HCl. Hal ini disebabkan karena antara molekul-molekul HF terdapat ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen lebih kuat daripada gaya Van der Waals. Zat yang mempunyai ikatan hidrogen mempunyai titik didih dan titik cair yang relatif tinggi karena untuk memutuskan ikatannya diperlukan energi yang besar.
14. Jawaban: d Elektronegativitas unsur halogen berkurang dengan bertambahnya nomor atom. Titik leleh, titik didih, massa atom, dan jari-jari atom akan meningkat dari atas ke bawah. 15. Jawaban: c Unsur halogen mempunyai keelektronegatifan besar, mudah menangkap elektron sehingga mudah menjadi ion negatif, mudah berikatan dengan ion H+ membentuk asam kuat (khususnya Cl–), dan berupa unsur-unsur nonlogam. 16. Jawaban: d Kereaktifan unsur-unsur gas mulia rendah karena semua unsur gas mulia mempunyai konfigurasi elektron stabil yaitu konfigurasi elektron sesuai aturan oktet kecuali He. 17. Jawaban: b Senyawa superoksida merupakan senyawa yang mengandung oksigen dengan bilangan oksida –.
Pada senyawa KO2, bilangan oksida K = +1
dan O =
–.
18. Jawaban: a Beberapa hal yang berhubungan dengan gas mulia. 1) Harga energi ionisasi tinggi menunjukkan kestabilan gas mulia. 2) Unsur gas mulia mempunyai elektron valensi 8, kecuali He = 2. 3) Titik didih unsur rendah, hanya beberapa derajat di atas titik cairnya. 4) Kr dan Xe sudah dapat disintesis senyawa. 5) Argon merupakan gas mulia terbanyak di atmosfer. 19. Jawaban: b Gas mulia yang paling banyak membentuk senyawa dengan unsur lain adalah xenon, karena memiliki energi ionisasi. 20. Jawaban: e Unsur-unsur gas mulia sangat sukar bereaksi karena golongan ini mempunyai konfigurasi elektron yang stabil. 21. Jawaban: e Densitas = kerapatan. Dari data fisis diketahui bahwa kerapatan yang paling besar dimiliki oleh rodon (Rn). 22. Jawaban: c Unsur gas mulia sangat sukar bereaksi dengan unsur lain karena unsur gas mulia bersifat stabil. 23. Jawaban: b Reaksi aluminium oksida dengan asam sebagai berikut.
Al2O3(s) + 6H+(aq) → 2Al3+(aq) + 3H2O( ) Jika aluminium oksida direaksikan dengan larutan HCl yaitu: Al2O3(s) + 6HCl(aq) → 2AlCl3(aq) + 3H2O( ) 24. Jawaban: c Karbon mempunyai dua alotrop utama, yaitu grafit dan intan. Intan merupakan senyawa yang sangat keras dan tidak diketahui bahan lain yang mempunyai kekerasan melebihi intan. Galena merupakan nama lain senyawa timbal(II) sulfida (PbS). Cassitente merupakan nama lain senyawa timah(IV) oksida (SnO 2 ). Mika merupakan senyawa silikon yang mempunyai rumus molekul K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O. 25. Jawaban: b Reaksi pembakaran silikon yaitu: Si + O2 → SiO2 (silikon dioksida)
B.
Uraian
1. a. b. c. d. e.
K(s) + 2H2O( ) → 2KOH(aq) + H2(g) 2Na(s) + H2(g) → 2NaH(g) 4Li(s) + O2(g) → 2Li2O(s) 2Na(s) + O2(g) → Na2O2(s) 2K(s) + Cl2(g) → 2KCl(s)
2. Sifat logam alkali berdasarkan kenaikan nomor atomnya: a. kereaktifan semakin bertambah; b. jari-jari atomnya semakin besar; c. energi ionisasinya semakin kecil; d. titik didihnya semakin rendah. 3. Logam alkali tanah memiliki harga potensial reduksi yang lebih negatif daripada air. Oleh karena itu, jika larutan garam alkali tanah dielektrolisis, yang akan tereduksi adalah air, bukannya logam alkali tanahnya. Hal ini bisa dihindari jika yang dielektrolisis adalah lelehan garamnya. 4. Molekul halogen bersifat nonpolar. Dengan demikian, gaya tarik-menarik antarmolekul halogen merupakan gaya dispersi (gaya London). Gaya dispersi bertambah besar sesuai dengan pertambahan massa molekul. Dengan demikian, titik cair dan titik didih halogen meningkat dari atas ke bawah. 5. Unsur halogen mempunyai 7 elektron valensi. Agar mempunyai konfigurasi elektron stabil, seperti yang dimiliki oleh golongan gas mulia, unsur-unsur halogen mudah sekali menangkap satu elektron. Oleh karena itu, di alam unsur-unsur halogen tidak ditemukan dalam keadaan bebas tetapi dalam bentuk molekul diatomik ataupun dalam bentuk senyawa.
Kimia Kelas XII
43
6. Karena unsur-unsur halogen mudah menangkap elektron sehingga mudah mengalami reaksi reduksi dan mudah mengoksidasi unsur lain. 7. Unsur-unsur golongan halogen mudah bereaksi dengan unsur golongan alkali tanah karena unsurunsur halogen mudah menangkap satu elektron di kulit terluarnya sehingga unsur-unsur halogen berubah menjadi ion negatif satu. Sementara itu, unsur-unsur alkali tanah mudah melepas dua elektron di kulit terluarnya sehingga unsur-unsur alkali tanah berubah menjadi ion positif dua. Elektron dari unsur-unsur alkali tanah ditangkap oleh dua ion halogen sehingga terbentuk senyawa ionik dengan rumus molekul AX2. A = alkali tanah X = halogen 8. Pertambahan jari-jari atom mengakibatkan daya tarik inti terhadap elektron kulit terluar berkurang sehingga elektronnya semakin mudah ditarik oleh atom lain. Unsur gas mulia hanya dapat berikatan dengan unsur yang sangat elektronegatif seperti fluorin dan oksigen.
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: a Soda kue merupakan nama dagang untuk senyawa natrium bikarbonat (NaHCO3). Na2CO3 : natrium karbonat, untuk melunakkan air NaOH : natrium hidroksida (soda api), untuk bahan baku detergen NaCl : natrium klorida, untuk bumbu dapur Na2SO4 : natrium sulfat, digunakan di industri kertas 2. Jawaban: e Logam alkali dapat diperoleh dengan cara sintesis dengan reaksi tertentu atau elektrolisis leburan garam kloridanya. Misal Na diperoleh dari elektrolisis NaCl cair pada suhu 600°C dengan elektrode besi. Sementara itu, kalium diperoleh dengan cara mengalirkan uap natrium dalam lelehan KCl. Rb dan Cs diperoleh dengan prinsip sama seperti cara memperoleh kalium, dengan logam Ca sebagai agen pereduksi. 3. Jawaban: e Campuran logam litium, magnesium, dan aluminium digunakan untuk membuat komponen pesawat terbang. Sementara itu, elektrode dibuat dari logam litium, pembuatan pupuk dengan KCl dan K2SO4, pembuatan peralatan gelas mengguna44
Unsur-Unsur Golongan Utama
9. Perbedaan sifat fosfor putih dan fosfor merah sebagai berikut. Fosfor Putih
Fosfor Merah
1. Melebur pada suhu 44°C 2. Terbakar dengan sendirinya pada titik leburnya 3. Bersinar di udara
1. Melebur pada suhu 59°C 2. Terbakar dengan sendirinya pada suhu di atas 200°C 3. Tidak bersinar di udara 4. Tidak bersifat racun 5. Tidak larut dalam CS2
4. Bersifat racun 5. Larut dalam CS2
10. Reaksi dekomposisi hidrogen peroksida dapat dipercepat dengan adanya cahaya, panas, atau katalis. Oleh karena itu, hidrogen peroksida dijual dalam wadah botol berwarna gelap agar tidak langsung menyerap cahaya.
kan LiCO 3 , sedangkan pembuatan mesiu menggunakan KNO3. 4. Jawaban: d Proses Down merupakan proses pembuatan klorin melalui elektrolisis leburan NaCl. Reaksinya sebagai berikut. Katode : Na+ + e– → Na Anode : 2Cl– → Cl2 + 2e– 5. Jawaban: d Pembuatan logam alkali secara elektrolisis terjadi reaksi sebagai berikut. Katode : M+( ) + e– → M( ) Anode : 2Cl–( ) → Cl2(g) + 2e– Berdasarkan reaksi di atas: 1) logam alkali dibuat dari elektrolisis lelehan garam kloridanya; 2) terjadi reaksi reduksi pada ion logam alkali di katode; 3) logam alkali padat terbentuk di katode. 6. Jawaban: d Senyawa yang digunakan untuk membuat cetakan gigi dan pembalut patah tulang berupa gips (CaSO4·2H2O). Senyawa ini mengandung unsur kalsium. Ion yang dapat mengakibatkan air bersifat sadah berupa ion Ca2+ dan Mg2+. Jadi, unsur yang
dimaksud berupa kalsium yang terdapat pula dalam CaSO4 (kalsium fosfat). 7. Jawaban: e Unsur silikon dihasilkan dari kuarsa atau pasir silika (SiO2) yang direduksi dengan cara mereaksikannya dengan coke (jelaga atau C) pada pemanas listrik atau tanur listrik pada suhu sekitar 3.000°C. Reaksinya sebagai berikut. SiO2( ) + 2C(s) → Si( ) + 2CO(g) ↑↑↑
8. Jawaban: e Pernyataan yang benar mengenai magnesium sebagai berikut. 1) Magnesium tampak bercahaya ketika dibakar di udara. 2) Magnesium membentuk paduan logam dengan aluminium yang berguna sebagai bahan konstruksi pesawat terbang dan mobil. 3) Magnesium membentuk magnesium oksida ketika dibakar di udara. Reaksinya sebagai berikut. 2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s) ↑
Magnesium membentuk ion positif Mg 2+ karena kehilangan dua elektron. Magnesium menempati posisi golongan IIA (bukan IA) pada tabel periodik unsur.
4) 5)
9. Jawaban: b Argon digunakan sebagai pengisi lampu pijar karena tidak bereaksi dengan kawat wolfram. 10. Jawaban: b HCl merupakan senyawa klorin yang digunakan sebagai penetral pada proses basa. 11. Jawaban: e Gas mulia yang paling banyak terdapat di udara adalah argon dan yang paling sedikit di atmosfer adalah helium. 12. Jawaban: e Senyawa klorofluorokarbon (CFC) yang lebih dikenal dengan freon digunakan sebagai cairan pendingin (refrigerant). 13. Jawaban: c Unsur-unsur kimia: No.
Mineral
Unsur
1.
Sendawa Chili (NaNO3)
Na
2.
Hematit (Fe2O3)
Fe
3.
Kuarsa (SiO2)
Si
4.
Kalkopirit (CuFeS2)
Cu
5.
Bauksit (Al2O3·nH2O)
Al
14. Jawaban: a Proses Hall-Herault digunakan untuk pengolahan logam aluminium. Proses Frasch digunakan untuk membuat belerang. Proses Haber-Bosh digunakan untuk membuat amonia. Proses Oswalt digunakan untuk membuat asam nitrat. Proses kontak digunakan untuk membuat asam sulfat dengan katalis V2O5. 15. Jawaban: e Unsur Al dapat bersenyawa dengan senyawa sulfat membentuk tawas (Al·K·(SO4)2·12H2O). Senyawa ini digunakan untuk mengendapkan kotoran pada proses penjernihan air. 16. Jawaban: c Garam fluorida pada pasta gigi atau air digunakan untuk mencegah kerusakan gigi. 17. Jawaban: d MgSO4 · 7H2O digunakan sebagai obat pencahar yang dikenal dengan nama garam epsom atau garam inggris. 18. Jawaban: d CFC (chloro fluoro carbon) secara kimia tidak reaktif. Sifatnya yang lembam, CFC dapat naik ke stratosfer lalu melapuk dan melepaskan atom klorin. Atom klorin bereaksi dengan ozon menghasilkan sebuah molekul oksigen dan ion hipoklorit. Ion hipoklorit bereaksi dengan atom oksigen dan menghasilkan klorin bebas yang dapat bereaksi dan merusak molekul ozon lainnya. 19. Jawaban: b 1) Iodoform (CHl3) digunakan sebagai desinfektan untuk mengobati borok. 2) Kloroform atau trikloro metana (CHCl3) digunakan sebagai pelarut dan obat bius pada pembedahan. 3) Asam fluorida (HF) digunakan untuk mengukir (mengetsa) kaca karena dapat bereaksi dengan kaca. 4) Dibromo etana (C2H4Br2) digunakan sebagai zat untuk memperbaiki mutu bensin, yaitu untuk menghindari pengendapan Pb pada silinder. 5) Natrium bromida (NaBr) digunakan sebagai obat penenang saraf. 20. Jawaban: d Helium digunakan sebagai pengganti hidrogen dalam pengisian balon karena helium mempunyai kerapatan paling rendah setelah hidrogen dan tidak dapat terbakar.
Kimia Kelas XII
45
B.
Uraian
1. a.
b.
c.
Kegunaan magnesium oksida (MgO) untuk membuat bata tahan panas/api yang dipakai untuk melapisi tanur dan tempat pembakaran semen. Kegunaan magnesium hidroksida (Mg(OH)2) untuk membuat obat mag karena dapat menetralkan kelebihan asam lambung (HCl) dan untuk membuat pasta gigi. Kegunaan kalsium sulfat (CaSO 4) yang mengandung air (CaSO4 · 2H2O) disebut gips dan digunakan untuk membuat cetakan gigi dan pembalut patah tulang.
2. Logam alkali tanah memiliki harga potensial reduksi yang lebih negatif daripada air. Oleh karena itu, jika larutan garam alkali tanah dielektrolisis, yang akan tereduksi adalah air, bukan logam alkali tanahnya. Hal ini bisa dihindari jika yang dielektrolisis adalah lelehan garamnya. 3. Bahan yang digunakan dalam pembuatan kembang api adalah senyawa alkali tanah. Senyawa alkali tanah dapat memancarkan spektrum emisi jika dibakar pada nyala api. Oleh karena itu, kembang api dapat menghasilkan berbagai warna saat dibakar.
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: c Na(s) + H2O( ) → NaOH(aq) + H2(g) Pada reaksi tersebut: 1) Menghasilkan larutan NaOH dan gas H2. 2) Adanya nyala dan letupan disebabkan logam Na bersifat reaktif. 3) Perubahan warna air menjadi merah disebabkan tetesan fenolftalein yang berfungsi sebagai indikator basa karena air berubah menjadi NaOH setelah bereaksi dengan Na. 2. Jawaban: b Logam alkali yang berwujud cair adalah sesium dan fransium. 3. Jawaban: b Sifat basa logam alkali dari litium ke sesium semakin kuat. Jadi, sifat basa yang paling lemah dimiliki oleh LiOH. 4. Jawaban: a Garam-garam alkali tanah dapat memancarkan spektrum emisi jika dibakar pada nyala api bunsen.
46
Unsur-Unsur Golongan Utama
4. Dampak negatif unsur karbon yaitu mudah terbakar serta beracun jika terisap dalam bentuk debu atau serbuk halus. Dampak negatif senyawa karbon sebagai berikut. a. Karbon tetraklorida (CCl 4 ) mempunyai dampak beracun apabila tertelan, terisap, atau terserap kulit. CCl 4 juga memicu timbulnya kanker. b. Karbon disulfida (CS2) mempunyai dampak beracun apabila terserap kulit serta mudah terbakar dan meledak, terutama jika mengalami gesekan. 5. a.
b.
Reaksi elektrolisis pembuatan logam natrium: NaCl( ) → Na+( ) + Cl–( ) Katode : Na+( ) + e– → Na(s) Anode : 2Cl–( ) → Cl2(g) + 2e– Reaksi di katode: $ @
eNa = # *
= = 23
F = = 0,1 faraday w =e·f = 23 × 0,1 = 2,3 gram Jadi, logam Na yang terbentuk adalah 2,3 g.
Logam Sr apabila dibakar akan memberikan warna nyala merah tua. Sementara itu, logam Mg jika dibakar memberikan warna putih keperakan, logam Ba memberikan warna hijau, logam Ca memberikan warna merah oranye, sedangkan logam Be tidak memberikan warna. 5. Jawaban: e Unsur gas mulia elektron valensinya mengikuti kaidah duplet dan oktet sehingga semua elektronnya sudah berpasangan. Oleh karena itu, gas mulia bersifat inert (sukar bereaksi). 6. Jawaban: e Al2O3 = aluminium oksidasi Na3AlF6 = kriolit KAlSi3O8 = ortoklase Na4Al3Si3O12Cl = sodalit K2SO4Al2(SO4)3.24H2O = tawas 7. Jawaban: c 1) Kaporit (Ca(OCl)2) berfungsi untuk membunuh kuman dan zat pengelantang.
2) 3) 4) 5) 6)
Freon (CF2 – CF2) berfungsi sebagai zat pendingin pada kulkas dan AC. Garam Inggris (MgSO4) berfungsi sebagai obat pencahar atau pencuci perut. Antasida (Mg(OH)2) berfungsi sebagai obat mag (menetralkan asam lambung). Natrium benzoat (C6H5COONa) berfungsi sebagai pengawet. Karbol (Fenol, C6H5OOH) berfungsi sebagai pembersih.
8. Jawaban: d Unsur halogen yang berwujud cair pada suhu kamar adalah bromin. Bromin memiliki titik didih berharga positif dan titik leleh rendah (berharga negatif). Bromin ditunjukkan oleh huruf B. 9. Jawaban: c Bismut dihasilkan dari bijih bismutinit (Bi2S3) dan bismit (Bi2O3). Kedua jenis bijih tersebut banyak terdapat di Peru, Jepang, Bolivia, dan Kanada. 10. Jawaban: d Logam alkali tanah pada umumnya diperoleh dengan mengelektrolisis lelehan garam kloridanya. 11. Jawaban: e Urutan kekuatan basa dari logam alkali tanah dapat dilihat dari kelarutannya dalam air. Semakin mudah larut dalam air, berarti senyawa hidroksida tersebut semakin kuat sifat basanya. Senyawa hidroksida dari logam alkali yang memiliki sifat basa yang paling lemah bersifat amfoter. 12. Jawaban: c Jari-jari atom logam alkali tanah dari berilium ke barium semakin besar sehingga energi ionisasi dan keelektronegatifannya berkurang sehingga kereaktifannya meningkat. 13. Jawaban: d Nitrogen berwujud gas, sedangkan bismut, antimoni, arsenik, dan fosfor berwujud padat. 14. Jawaban: a Unsur halogen yang merupakan oksidator kuat (paling mudah tereduksi) adalah fluorin (F) karena memiliki harga elektronegatif paling besar. 15. Jawaban: e Golongan alkali tanah adalah golongan IIA. Golongan suatu unsur dapat diketahui dengan melihat elektron valensinya. Konfigurasi 12Mg = 2 . 8. 2 Stronsium 38Sr = 2. 8. 18. 8. 2 Unsur Mg dan Sr mempunyai elektron valensi 2 sehingga termasuk golongan IIA.
16. Jawaban: d Kripton mempunyai konfigurasi elektron [Ar] 3d10 4s2 4p6 Terlihat bahwa kripton memiliki empat kulit elektron. 17. Jawaban: b Sifat halogen: 1) daya oksidasi : F2 > Cl2 > Br2 > I2; – – – 2) daya reduksi : I– > Br > Cl > F ; 3) I = reduktor terkuat; 4) F2 = oksidator paling kuat; dan 5) F2 dapat mengoksidasi Cl– menjadi Cl2. 18. Jawaban: e Reaksi antara gas klor dengan larutan KOH panas sebagai berikut. 3Cl2(g) + 6KOH(aq) → 5KCl(aq) + KClO3(aq) + 3H2O( ) Pada reaksi tersebut dihasilkan KCl, KClO3, dan H2O. 19. Jawaban: c Oksigen secara sempurna dihidrolisis dalam air membentuk OH– dan kelimpahannya di dalam air ±5%. Di dalam tabel periodik, oksigen terletak di sebelah kanan sehingga harga keelektronegatifannya besar. Oksigen merupakan oksidator yang dapat mengoksidasi logam maupun nonlogam karena sifatnya sebagai pengoksidasi yang sangat baik. Gas oksigen merupakan gas yang tidak berbau, tidak berwarna (oksigen padat atau cair atau lapisan tebal oksigen berwarna biru muda), dan tidak berasa. 20. Jawaban: b Unsur golongan IVA yang bersifat toksik yaitu karbon (C), germanium (Ge), dan timbal (Pb). Di antara unsur tersebut yang akan mengendap di mesin kendaraan bermotor sebagai sisa pembakaran yaitu timbal. Timbal ini berasal dari TEL (tetra ethyl lead) atau Pb(C 2 H 5) 4 yang ditambahkan pada bensin. 21. Jawaban: b CaCl2 berfungsi untuk menurunkan titik cair atau titik leleh. 22. Jawaban: b Pembuatan logam alkali secara elektrolisis: MCl( ) → M+( ) + Cl–( ) Katoda : M+( ) + e– → M( ) Anoda : 2Cl–( ) → Cl2(g) + 2e– Jadi, pernyataan yang tepat sebagai berikut. 1) Logam alkali dibuat dari elektrolisis lelehan atau leburan garam kloridanya.
Kimia Kelas XII
47
2) 3)
Terjadi reaksi reduksi pada ion logam alkali di katode. Logam alkali padat terbentuk di katode.
23. Jawaban: a Hidrogen fluorida (HF) merupakan asam halida yang digunakan untuk mengukir kaca. 24. Jawaban: a Senyawa Mg(OH)2 yang bersifat basa digunakan dalam tablet obat mag untuk menetralkan kelebihan asam lambung (HCl). 25. Jawaban: b Senyawa hidrogen yang digunakan untuk obat bius dan pelarut adalah kloroform. Rumus kimia kloroform adalah CHCl 3 . Dengan demikian, kloroform mengandung unsur halogen Cl. 26. Jawaban: c Senyawa golongan IIIA yang mengandung unsur natrium yang berguna sebagai pengawet kayu serta sering disalahgunakan untuk campuran pembuatan bakso dan tahu yaitu boraks (Na2B4O7.10H2O). Formalin atau formaldehid (CH2O) berguna sebagai pengawet mayat. Karbit atau kalsium karbida (CaC2) digunakan untuk pematangan buah. Kaporit (Ca(OCl)2) digunakan sebagai desinfektan (pembunuh kuman) pada air PAM dan kolam renang. Tawas (K2SO4Al2(SO4)3 · 24H2O) digunakan untuk menjernihkan air. 27. Jawaban: b Etilen dibromida merupakan senyawa bromin yang ditambahkan dalam bensin bertimbal untuk mengikat timbal sehingga tidak melekat pada silinder. Sementara itu, TEL adalah zat aditif yang ditambahkan pada bensin untuk menaikkan bilangan oktan. Natrium iodida ditambahkan ke dalam garam dapur untuk mencegah penyakit gondok. Natrium bromida digunakan sebagai obat penenang di bidang kesehatan. Metil bromida digunakan sebagai pemadam kebakaran. 28. Jawaban: c Unsur yang dicampur dalam pembuatan pewter yaitu timah (Sn), tembaga (Cu), bismut (Bi), dan antimoni (Sb). Bismut dan antimoni merupakan unsur golongan VA. Timah merupakan unsur golongan IVA. Tembaga merupakan unsur golongan IB. 29. Jawaban: b Berdasarkan pengetahuan tentang sifat-sifat unsur halogen, dapat diramalkan bahwa astatin bersifat sebagai berikut. 1) Berwujud padat (At2) seperti I2, sedangkan F2 dan Cl2 berwujud gas, dan Br2 berwujud cair. 2) Berbentuk molekul beratom dua.
48
Unsur-Unsur Golongan Utama
3) 4)
At mempunyai keelektronegatifan terkecil dibanding unsur-unsur halogen lainnya. At mempunyai jari-jari atom paling besar dibanding unsur-unsur halogen lainnya.
30. Jawaban: d Dalam satu golongan makin ke atas sifat oksidator makin besar (makin mudah direduksi) ⇒ nilai E° makin ke atas makin besar. 31. Jawaban: a Campuran 80% helium dan 20% oksigen digunakan sebagai pengganti udara untuk pernapasan penyelam. 32. Jawaban: b Unsur gas yang banyak disintesis sebagai senyawa dalam teknologi kimia adalah kripton dan xenon. 33. Jawaban: c Argon adalah komponen ketiga terbanyak di udara setelah nitrogen dan oksigen, yaitu sebanyak 0,934%. 34. Jawaban: a Fluorin banyak digunakan untuk membuat teflon (sejenis plastik yang tahan panas dan antilengket). 35. Jawaban: b NaClO adalah zat aktif dalam pemutih yang lebih dikenal dengan nama clorox. 36. Jawaban: e Nitrogen merupakan unsur yang stabil dan sulit bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya. Hal ini karena diperlukan energi yang tinggi untuk memutuskan ikatan N2. Potensial ionisasi atom nitrogen paling tinggi dibandingkan atom lainnya dalam satu golongan sehingga sulit melepas elektron. Keelektronegatifan nitrogen paling besar dibandingkan atom lainnya dalam satu golongan dan jari-jarinya paling kecil sehingga sulit untuk berikatan dengan unsur lain. Molekul nitrogen tidak mempunyai pasangan elektron bebas karena terdiri atas atom sejenis sehingga ikatan tidak bersifat polar (nonpolar). Pada suhu kamar, nitrogen berupa gas diatomik (N2). 37. Jawaban: b XeF2 + OH– → Xe + F– + O2(g) +2
–2
0
0
reduksi oksidasi ×2 Katode (reduksi) : Xe2+ + 2e– → Xe Anode (oksidasi) : 4OH– → O2(g) + 2H2O + 4e– ×1 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2Xe2+ + 4OH– → 2Xe + O2(g) + 2H2O 2XeF2 + 4OH– → 2Xe + 4F– + O2 + 2H2O
Jadi, reaksi tersebut menjadi setara jika di sebelah kanan ditambah 2H2O. 38. Jawaban: e Klorin digunakan untuk keperluan rumah tangga (garam dapur atau NaCl), membuat DDT, dan PVC (industri plastik). Kalsium digunakan dalam industri besi, baja, air minum, dan gula. Kalium digunakan sebagai pupuk dan pembuatan masker gas. Belerang digunakan untuk membuat asam sulfat, vulkanisasi karet, dan membasmi penyakit tanaman. Fosforus merah digunakan dalam pembuatan korek api. 39. Jawaban: d Larutan 1 : mengandung Sr 2+ (garam SrCl 2) karena dengan karbonat mengendap, dengan NaOH tidak mengendap (larut), dengan sulfat sedikit mengendap, dengan oksalat mengendap, dan dengan kromat menjadi keruh. Larutan 2 : mengandung Mg2+ (garam MgCl2) karena dengan karbonat mengendap, dengan NaOH mengendap (Mg(OH)2 sukar larut), sedangkan dengan sulfat, oksalat, dan kromat larut. Larutan 3 : mengandung Ba2+ (garam BaCl2) karena dengan karbonat mengendap, dengan NaOH (Ba(OH) 2 ) larut, sedangkan dengan sulfat, oksalat, dan kromat mengendap. Larutan 4 : mengandung Ca2+ (garam CaCl2) karena dengan karbonat mengendap, dengan NaOH (Ca(OH) 2 ) larut, dengan sulfat dan kromat juga larut, sedangkan dengan oksalat mengendap. 40. Jawaban: c Warna nyala biru menunjukkan adanya kandungan kation cesium. Warna nyala merah oranye menunjukkan adanya kandungan kation kalsium. Natrium memberikan warna kuning. Kalium memberikan warna lembayung. Barium memberikan warna hijau. Stronsium memberikan warna merah tua. B.
Uraian
1. a.
Kegunaan logam natrium antara lain sebagai bahan pembuatan TEL yang digunakan untuk menaikkan angka oktan pada bensin, sebagai cairan pendingin pada reaktor atom, untuk pengolahan logam (Li, K, Zr), untuk membentuk senyawa (Na2O2), dan untuk penerangan jalan raya.
b.
c.
Kegunaan natrium klorida antara lain sebagai bahan baku pembuatan natrium, klorin, dan senyawa-senyawa natrium lain seperti NaOH dan Na2CO3. Selain itu, digunakan juga dalam industri susu, pengawetan ikan dan daging, sebagai bumbu dapur (garam), dan untuk mencairkan salju. Kegunaan natrium bikarbonat antara lain sebagai soda kue yang berfungsi untuk mengembangkan kue dan juga untuk pemadam kebakaran akibat H2SO4.
2. Jari-jari atom pada golongan halogen dari atas ke bawah semakin besar, akibatnya afinitas elektron berkurang. Afinitas elektron adalah energi yang menyertai penyerapan satu elektron oleh suatu atom netral dalam wujud gas sehingga terbentuk ion bermuatan –1. Semakin negatif nilai afinitas, semakin besar kecenderungan menyerap elektron sehingga suatu unsur semakin reaktif. 3. Kereaktifan suatu unsur tergantung pada konfigurasi elektron yang dimilikinya. Unsur dengan elektron valensi sebanyak 8 akan menjadikan unsur tersebut stabil. Semua unsur gas mulia memiliki konfigurasi elektron yang membuat gas mulia menjadi unsur yang stabil. Unsur yang stabil sukar bereaksi. Oleh karena itu, gas mulia cenderung sukar untuk melepas dan menyerap elektron. Jadi, dapat disimpulkan bahwa gas mulia mempunyai kereaktifan yang sangat rendah. 4. a. b.
Reaksi karbon dengan halogen: C + 2F2 → CF4 Reaksi karbon dengan oksigen: C + O2 → CO2 → H CO CO + H O ← 2
2
2
3
→ H O+ + HCO – H2CO3 + H2O ← 3 3 → + – 2– HCO + H O ← H O + CO 3
2
3
3
5. Pembuatan asam sulfat dengan kamar timbal merupakan cara yang pertama kali dilakukan. Pada proses ini, campuran antara gas SO2 dan udara dialirkan ke dalam bilik yang dilapisi timbal (Pb) dengan menggunakan katalis NO dan NO2. Pada campuran gas-gas ini dialirkan uap air. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. 2SO2(g) + O2(g) + NO(g) + NO2(g) + H2O( ) → 2HNOSO4(aq) asam nitrosil 2HNOSO4(aq) + H2O( ) → 2H2SO4(aq) + NO(g) + NO2(g) Proses tersebut menghasilkan asam sulfat dengan kadar 80% berat.
Kimia Kelas XII
49
6. a.
b.
NaHCO3 dibuat melalui proses Solvay. Selain itu, NaHCO3 dapat dibuat dengan mereaksikan larutan Na2CO3, H2O, dan CO2 sehingga menghasilkan NaHCO3. Reaksinya: Na2CO3 + H2O + CO2 → 2NaHCO3 NaOH dibuat secara besar-besaran dalam industri dengan cara elektrolisis larutan garam dapur dengan diafragma. Katode yang digunakan berupa baja yang berlubanglubang. Anode yang digunakan berupa grafit. Reaksinya: → 2Na+ + 2Cl– 2NaCl ← K (–) : 2H2O + 2e– → H2 + 2OH– A (+) : 2Cl– → Cl2 + 2e– ––––––––––––––––––––––––––––––––– 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 NaOH yang terbentuk berada di sekitar katode, sedangkan gas klorin berada di sekitar anode. Diafragma berfungsi untuk memisahkan gas klorin yang terbentuk agar tidak bersinggungan dengan NaOH. Di dalam laboratorium, NaOH dapat dibuat dengan mereaksikan natrium karbonat dan kalsium hidroksida. Reaksinya: Na2CO3(aq) + Ca(OH)2(aq) → 2NaOH(aq) + CaCO3(s)
50
Unsur-Unsur Golongan Utama
7. a.
b.
Magnesium: magnesit (MgCO 3), dolomit (CaCO3.MgCO3), epsomit (MgSO4.7H2O), silikat, air laut, dan air asin. Kalsium: dolomit (CaCO3.MgCO3), arogonit marbel, batu kapur (CaCO3), dan silikat.
8. Gas oksigen lebih reaktif daripada gas nitrogen karena unsur oksigen lebih elektronegatif daripada unsur nitrogen (dalam tabel periodik unsur, oksigen terletak di sebelah kanan nitrogen). Selain itu, ikatan rangkap tiga pada gas nitrogen (N ≡ N) lebih kuat daripada ikatan rangkap dua pada gas oksigen (O = O). 9. XeO3 digunakan sebagai katalisator reaksi: XeF6 + H2O → XeOF4 + 2HF XeF6 + 2H2O → XeO2F2 + 4HF XeF6 + 3H2O → XeO3 + 6HF 10. Daya oksidasi halogen menurun dari fluorin ke iodin, halogen pada bagian atas dapat mengoksidasi halida yang ada di bawahnya, tetapi tidak sebaliknya. Oleh karena itu, halogen pada bagian atas dapat mendesak halogen pada bagian bawah. Contoh: Cl2(g) + 2NaBR(aq) → 2NaCl(aq) + Br2( ) Br2(l) + 2Cl–(aq) → (tidak dapat bereaksi)
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi 3. M e m a h a m i k a r a k teristik unsur-unsur penting, kegunaan dan bahayanya, serta terdapatnya di alam.
Kompetensi Dasar 3.1
3.2
3.3
Mengidentifikasi kelimpahan unsur-unsur utama dan transisi di alam dan produk yang mengandung unsur tersebut. Mendeskripsikan kecenderungan sifat fisik dan kimia unsur utama dan unsur transisi (titik didih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, kereaktifan, dan sifat khusus lainnya). Menjelaskan manfaat, dampak, dan proses pembuatan unsurunsur dan senyawanya dalam kehidupan sehari-hari.
Nilai Religius
Indikator Bersyukur kepada Tuhan Yang Kuasa karena telah menganugerahkan berbagai mineral unsur di bumi Indonesia.
Dalam bab ini akan dipelajari: 1. Sifat-Sifat Unsur Golongan Transisi Periode Empat 2. Kelimpahan, Manfaat, Dampak, dan Proses Pembuatan Unsur-Unsur Golongan Transisi Periode Empat
Unsur-Unsur Golongan Transisi Periode Empat
Menjelaskan sifat-sifat unsur golongan transisi periode empat.
Menjelaskan kelimpahan, manfaat, dampak, dan proses pembuatan unsur-unsur golongan transisi periode empat.
•
•
•
Menjelaskan sifat-sifat fisik unsur transisi (titik didih, titik lebur, kekerasan, senyawa berwarna, sifat magnetik, dan ion kompleks). Menjelaskan sifat-sifat kimia (kereaktifan dan kelarutan) unsur transisi.
•
•
Siswa mampu menjelaskan sifat-sifat unsur golongan transisi periode empat.
Menjelaskan keberadaan unsur-unsur golongan transisi yang ada di alam terutama di Indonesia, seperti skandium, titanium, vanadium, krom, mangan, besi, kobalt, nikel, tembaga, dan seng Menjelaskan manfaat dan dampak unsur-unsur transisi dan senyawanya dalam kehidupan sehari-hari dan industri. Menjelaskan pembuatan unsur transisi dan senyawanya di industri.
Siswa mampu menjelaskan kelimpahan, manfaat, dampak, dan proses pembuatan unsur-unsur golongan transisi periode empat.
Siswa dapat menjelaskan sifat-sifat penting unsur-unsur golongan transisi periode empat dan kegunaannya Kimia Kelas XII
51
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: d Unsur transisi adalah unsur yang pengisian elektronnya berakhir pada subkulit d. Subkulit 4s diisi lebih dahulu daripada subkulit 3d. Pada unsur 1), 3), dan 5) pengisian elektron berakhir pada subkulit 3d (unsur transisi), sedangkan unsur 2) dan 4) pengisian elektron berakhir pada subkulit 4p (unsur utama). 2. Jawaban: c Sifat paramagnetik dimiliki oleh atom yang mempunyai elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya. Jadi, sifat paramagnetik ditentukan oleh jumlah elektron yang tidak berpasangan (elektron tunggal). Pada unsur transisi jumlah elektron tunggalnya dapat dilihat pada orbital d-nya.
8. Jawaban: d Semakin banyak elektron yang tidak berpasangan dalam orbitalnya,berakibat semakin kuatnya ikatan logam yang terbentuk dan semakin tinggi titik leburnya. 9. Jawaban: c 27Co
hj hj hj h h h
: [Ar] 4s2 3d7
Terdapatnya 3 elektron tidak berpasangan pada orbital 3d mengakibatkan unsur Co bersifat feromagnetik (dapat ditarik oleh medan magnet dengan sangat kuat). Sementara itu, unsur yang lain hanya memiliki sedikit elektron tidak berpasangan dibanding unsur Co. Oleh karena itu, sifat unsur yang lain bukan feromagnetik. 21Sc
hj
: [Ar] 4s2 3d1
h
3. Jawaban: c Ion Sc3+ dan Ti4+ tidak berwarna karena kedua ion tersebut tidak memiliki elektron pada subkulit 3d-nya.
Sc hanya memiliki satu elektron tidak berpasangan pada orbital 3d sehingga bersifat paramagnetik (sedikit ditarik medan magnet).
4. Jawaban: d Sifat-sifat logam transisi periode keempat: 1) memiliki beberapa bilangan oksidasi; 2) mempunyai titik lebur tinggi; 3) paramagnetik; 4) membentuk ion kompleks; 5) senyawanya berwarna.
Ti hanya memiliki dua elektron tidak berpasangan pada orbital 3d sehingga bersifat paramagnetik.
5. Jawaban: c Kromium [Ar] 4s1 3d 5 → nomor atomnya: 18 + 1 + 5 = 24. Dilihat dari grafik untuk nomor atom 24, bilangan oksidasinya = +2, +3, dan +6. 6. Jawaban: a Unsur seng (Zn) memiliki elektron-elektron yang semuanya berpasangan dalam orbitalnya. Akibatnya unsur tersebut tidak memiliki sifat-sifat yang dimiliki oleh unsur-unsur transisi periode empat yang lain. Perbedaan sifat unsur tersebut adalah memiliki titik leleh yang cukup rendah, tidak bersifat paramagnetik, dan tidak membentuk ion berwarna. Namun, seng masih memiliki sifat mampu membentuk ion-ion kompleks. 7. Jawaban: a Logam yang dapat ditarik oleh medan magnet (bersifat paramagnetik) contohnya Sc, Ti, V, Cr, dan Mn.
52
Unsur-Unsur Golongan Transisi Periode Empat
22Ti
: [Ar] 4s2 3d2
29Cu
hj
: [Ar] 4s1 3d10
h
h
h
hj hj hj hj hj
Cu hanya memiliki satu elektron tidak berpasangan pada orbital 4s sehingga bersifat paramagnetik. 30Zn
: [Ar] 4s2 3d10
hj hj hj hj hj hj
Zn merupakan satu-satunya unsur transisi periode empat yang bersifat diamagnetik (menolak medan magnet). Hal ini karena seluruh elektron pada orbital unsur Zn telah berpasangan. 10. Jawaban: e Semua unsur transisi bersifat logam karena memiliki lebih banyak elektron yang tidak berpasangan. Akibatnya, elektron-elektronnya dapat bergerak bebas pada kisi kristalnya sehingga dapat membentuk ikatan logam yang kuat. 11. Jawaban: c Senyawa NiCl3, CuSO4, Na2Cr2O7, FePO4, dan Co(CN)2 terbentuk dari ion Ni3+, Cu2+, Cr6+, Fe3+, dan Co2+ sehingga warna yang terjadi merah– biru–jingga–jingga–merah muda.
12. Jawaban: b 1) # − berwarna merah 2) !− berwarna kuning 3) − berwarna cokelat-ungu 4) CO2+ berwarna merah muda 5) Zn2+ tidak berwarna 13. Jawaban: c Ion-ion berwarna terjadi jika subkulit 3d belum terisi penuh sehingga elektron-elektron pada subkulit 3d dapat menyerap energi cahaya. Akibatnya, saat elektron-elektron tersebut berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi dan kembali ke keadaan dasar akan memancarkan energi yang sesuai dengan panjang gelombang cahayanya. 14. Jawaban: d Cara penulisan rumus senyawa kompleks atau ion kompleks: dimulai dari ion pusat, kemudian ligan netral diikuti dengan ligan yang bermuatan (ligan negatif). Cr3+ → ion pusat, biloks = +3 H2O → ligan netral Cl– → ligan negatif [Cr(H2O)5Cl]Cl2 15. Jawaban: c Senyawa kompleks [Co(NH3)4Cl2] Cl 1) Kompleks bermuatan positif sehingga atom pusat bernama kobalt. 2) Ligan-ligannya adalah amin sebanyak 4 (tetra) dan kloro sebanyak 2 (di). 3) Biloks atom pusat dapat dihitung sebagai berikut. Co + 4NH3 + 2Cl– + Cl– = 0 ⇒ Co + 4(0) + 2(–2) + (–1) = 0 ⇒ Co = +3 Nama senyawa kompleks tersebut: tetraamin dikloro kobalt(III) klorida B. Uraian 1. Sifat kemagnetannya unsur-unsur transisi sebagai berikut. a. Paramagnetik yaitu sedikit dapat ditarik oleh medan magnet. Sifat ini dimiliki oleh atom, molekul, atau ion yang memiliki elektron tidak berpasangan pada orbitalnya. Logam yang termasuk dalam sifat ini adalah Sc, Ti, V, Cr, dan Mn.
b.
c.
Diamagnetik yaitu sifat tidak dapat ditarik oleh medan magnet. Sifat ini dimiliki oleh atom, molekul, atau ion yang tidak memiliki elektron yang tidak berpasangan. Logam yang termasuk dalam sifat ini adalah Cu dan Zn. Feromagnetik yaitu sifat dapat ditarik oleh benda magnet dan induksi magnet dari logam ini tidak ikut menghilang tetapi terkandung dalam logam. Logam yang termasuk dalam sifat ini adalah Fe, Co, dan Ni.
2. Unsur transisi memiliki lebih banyak elektron tidak berpasangan yang bebas bergerak pada kisi kristalnya sehingga dapat membentuk ikatan logam yang lebih kuat dibandingkan dengan unsur utama. Semakin banyak elektron tidak berpasangan dalam orbital maka semakin kuat ikatan logam yang terbentuk dan semakin tinggi titik leburnya. 3. Warna pada beberapa senyawa unsur transisi periode empat disebabkan ion-ion unsur transisi periode empat mampu menimbulkan warna. Hal ini disebabkan tingkat energi elektron pada unsurunsur tersebut hampir sama sehingga elektronelektron dapat bergerak ke tingkat yang lebih tinggi dengan mengabsorpsi sinar tampak. Sc3+ dan Ti4+ tidak berwarna karena orbital d-nya kosong atau terisi penuh. 4. Unsur krom memiliki jumlah elektron tidak berpasangan yang banyak, sedangkan seng tidak memiliki elektron tidak berpasangan. Semakin banyak elektron yang tidak berpasangan dalam orbital, semakin kuat ikatan logamnya. Hal ini karena elektron-elektron tidak berpasangan dalam unsur krom akan bergerak bebas pada kisi kristalnya sehingga membentuk ikatan logam yang sangat kuat dibandingkan dengan unsur seng. Dengan demikian, semakin kuat ikatan logam, semakin tinggi titik lelehnya. 5. a. b. c. d.
[Ni(CN)2(NO2)2]2– = ion dinitro disiano nikelat(II) [Fe(NH3)4(H2O)(OH)]+ = ion tetraamino monoaquo hidroksi besi(I) + [Cr(NH3)4Cl2] = ion tetraamino dikloro krom (III) – [Ag(CN)2] = ion disiano argentat(I)
Kimia Kelas XII
53
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: e Mineral pirit (FeS2) mengandung besi (Fe). Unsur Cu terdapat dalam kalkosit (Cu2S), Ni terdapat dalam pentlandite (FeNi)S. 2. Jawaban: d Mineral yang mengandung mangan adalah pirolusit (MnO2). Magnetit dan siderit mengandung Fe. Pirolusit mengandung Mn, smaltit mengandung Co. 3. Jawaban: a Pada proses pengolahan besi digunakan kokas atau karbon (C) yang berfungsi sebagai reduktor. 4. Jawaban: a Tembaga (Cu) merupakan bahan untuk membuat kabel listrik. Fe digunakan untuk perangkat elektronik. Co digunakan untuk pembuatan mesin jet. Ni digunakan sebagai pelapis logam. Zn digunakan sebagai pelapis besi. 5. Jawaban: b Mineral tembaga yang berupa senyawa Cu2S disebut dengan kalkosit. kalkopirit : CuFeS2 garnerit : H2(NiMg)SiO4.2H2O kromit : FeCr2O4 limonit : Fe2O3.H2O 6. Jawaban: c Mineral yang mengandung besi adalah hematit, magnetit, limonit, siderit, dan pirit. Vanadit mengandung unsur V, kalkopirit dan kalkosit mengandung unsur Cu. 7. Jawaban: e Proses tersebut dikenal dengan sebutan proses tanur tinggi, karena dilakukan pada suatu tanur dengan suhu tinggi (sekitar 2.000°C). Sementara itu, proses Frasch untuk memperoleh belerang, proses kontak adalah nama proses pembuatan asam sulfat, dan Hall-Herault adalah nama proses pengolahan logam aluminium. 8. Jawaban: c Pengolahan bijih tembaga melalui urutan proses reduksi, pemekatan, pemanggangan, dan elektrolisis. 9. Jawaban: d Proses pemurnian logam mangan secara alumino thermi dilakukan dengan mereduksi bijih mangan dengan logam aluminium seperti pembuatan logam krom. Reaksi tahap keduanya: 3Mn3O4(g) + 8Al(s) → 9Mn(s) + 4Al2O3(s)
54
Unsur-Unsur Golongan Transisi Periode Empat
10. Jawaban: a Pada bagian atas tanur Fe2O3 direduksi menjadi Fe3O4 pada suhu 500°C. °! 3Fe2O3(s) + CO(g) → 2Fe3O4(s) + CO2(g) 11. Jawaban: c Batu kapur (CaCO3) yang dapat terurai menjadi CaO akan bereaksi dengan pengotor sehingga pengotor dapat terpisah dari bijih besi. 12. Jawaban: a Proses elektrolisis pada pembuatan tembaga bertujuan untuk menghasilkan tembaga yang lebih murni. 13. Jawaban: c Nikrom (stainless steel) merupakan perpaduan dari 18% kromium (Cr), 8% nikel (Ni), dan 74% besi (Fe). 14. Jawaban: b Prinsip kerja pembuatan baja yaitu dengan pengurangan kadar karbon dalam besi tuang. Besi kasar diproduksi menggunakan dapur bijih besi yang berisi kokas pada lapisan paling bawah, lalu batu kapur, dan bijih besi. Kokas terbakar dan menghasilkan gas CO yang naik ke atas sambil mereduksi oksida besi. Besi yang telah tereduksi melebur dan terkumpul di bawah tanur menjadi besi kasar yang biasanya mengandung C, Si, Mn, P, dan S. Leburan besi selanjutnya dipindahkan ke tungku lain (converter) dan diembuskan gas oksigen untuk mengurangi kandungan karbon. Dengan cara tersebut dapat dihasilkan baja dari besi kasar. 15. Jawaban: b Pembuatan logam seng dilakukan dengan pemanggangan seng sulfida (ZnS). 2ZnS(s) + 3O2(g) → 2ZnO(s) + 2SO2(g) Selanjutnya, seng oksida direduksi dengan karbon pijar. ZnO(s) + C(s) → Zn(g) + CO(g) Senyawa ZnO tidak dipanggang, tetapi direduksi. Senyawa yang dipanggang dalam proses pembuatan seng adalah senyawa ZnS. B. Uraian 1. Unsur transisi dalam bijihnya terdapat dalam bentuk oksida atau sulfida karena unsur-unsur tersebut memiliki afinitas yang cukup besar terhadap oksigen dan belerang. Di samping itu, oksigen dan belerang merupakan unsur yang sangat reaktif terhadap logam.
2. Bahan-bahan yang dimasukkan ke dalam tanur melalui puncak tanur sebagai berikut. a. Bahan utama terdiri atas bijih besi hematit (Fe2O3) dicampur dengan pasir (SiO2) dan oksida-oksida asam lain. Bahan ini akan direduksi. b. Bahan pereduksi, yaitu kokas (karbon). c. Bahan tambahan, yaitu batu kapur (CaCO3) yang berfungsi untuk mengikat zat-zat pengotor. 3. Besi tuang bersifat keras dan rapuh. Kandungan karbonnya lebih besar daripada besi tempa. Besi tuang tidak dapat lunak jika dipanaskan sehingga sukar dibentuk. Sementara itu, besi tempa akan lunak terlebih dahulu sebelum mencair meskipun mempunyai titik lebur lebih tinggi daripada besi tuang. Oleh karena itu, besi tempa dapat dibentuk dalam keadaan pijar sehingga digunakan untuk membuat berbagai peralatan seperti cangkul. 4. Proses pembentukan besi dari bijih besi: 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 . . . (1) Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 . . . (2) FeO + CO → Fe + CO2 . . . (3) Besi cair yang dihasilkan = 80 g = FeO yang dibutuhkan =
× 1,43
= 1,43 kmol Fe3O4 yang dibutuhkan =
(reaksi 3)
× 1,43
= 0,48 kmol Fe2O3 yang dibutuhkan =
= 1,43 kmol
(reaksi 2)
× 0,48
= 0,72 kmol (reaksi 1) Berat Fe2O3 yang dibutuhkan = 0,72 × ((2 × 56) + (3 × 16)) = 115,1 kg
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: c 8 2 28Ni = [Ar]3d 4s → golongan VIIIB
hj hj hj h
h
3d8
→ Jumlah elektron yang tidak berpasangan = 2.
2. Jawaban: c Konfigurasi Co2+ = [Ar]3d7
hj hj h h 3d7
h
→ Jumlah elektron yang tidak berpasangan = 3.
Bijih besi yang dibutuhkan
= × 115,2 kg = 128 kg Jadi, bijih besi yang dibutuhkan sebesar 128 kg. 5. Proses pengolahan tembaga dimulai dari pemanggangan kalkopirit (CuFeS2) atau bijih tembaga lainnya yang kemudian dioksidasi lebih lanjut dalam oksigen reaksi: a. 4CuFeS 2 (s) + 9O 2 (g) → 2Cu 2 S(s) + 2Fe2O3(s) + 6SO2 b. 2Cu2S2(s) + 3O2(g) → 2Cu2O(s) + 2SO2(g) c. 2Cu2O2(s) + Cu2Sg) → 6C(s) + SO2(g) Proses pemurnian tembaga dilakukan dengan cara elektrolisis secara flotasi. Proses elektrolisis tembaga sebagai berikut. Anode (+)
Katode (–)
Tembaga murni
Tembaga belum murni CuSO4
Proses elektrolisis dilakukan dengan jalan menempatkan tembaga yang akan dimurnikan di anode dengan menggunakan larutan elektrode CuSO4. Tembaga murni akan diperoleh di katode menurut reaksi: CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode : Cu2+(aq) +2e– → Cu(s) Anode : Cu(s) → Cu2+(aq) +2e–
3. Jawaban: b Unsur transisi pada umumnya mempunyai elektron tidak berpasangan baik pada subkulit d atau s. Karena tidak berpasangan, elektron tersebut dapat bebas bergerak yang mengakibatkan sifat paramagnetik. Semakin banyak elektron yang tidak berpasangan, semakin kuat sifat paramagnetiknya. 4. Jawaban: a 1) CoCl3 bilangan oksidasi Co + 3 · bilangan oksidasi Cl = 0 bilangan oksidasi Co + 3(–1) = 0 bilangan oksidasi Co = +3 → CoCl3 berwarna biru Kimia Kelas XII
55
2)
3)
4)
K2Cr2O7 2 · bilangan oksidasi K + 2 · bilangan oksidasi Cr + 7 · bilangan oksidasi O = 0 2(+1) + 2 · bilangan oksidasi Cr + 7(–2) = 0 +2 + 2 · bilangan oksidasi Cr – 14 = 0 2 · bilangan oksidasi Cr = +12 bilangan oksidasi Cr = +6 → K2Cr2O7 berwarna jingga K2MnO4 2 · bilangan oksidasi K + bilangan oksidasi Mn + 4 · bilangan oksidasi O = 0 2(+1) + bilangan oksidasi Mn + 4(–2) = 0 bilangan oksidasi Mn = –2 + 8 = +6 → K2MnO4 berwarna hijau Fe2(SO4)3 2 · bilangan oksidasi Fe + 3 · bilangan oksidasi (SO4) = 0 2 · bilangan oksidasi Fe + 3(–2) = 0 2 bilangan oksidasi Fe = +6 bilangan oksidasi Fe = +3 → Fe2(SO4)3 berwarna kuning
5. Jawaban: d Kromium pada CrO 42– berwarna kuning. Penambahan asam membuat CrO42– menjadi Cr2O72– yang berwarna jingga. 6. Jawaban: d Komponen untuk lampu berintensitas tinggi menggunakan skandium, bukan vanadium. 7. Jawaban: c 1 2 3+ : [Ar] 21Sc → [Ar] 3d 4s ⇔ Sc 2 2 4+ : [Ar] 22Ti → [Ar] 3d 4s ⇔ Ti Warna senyawa dari unsur transisi berkaitan dengan adanya subkulit d yang terisi tidak penuh. Senyawa dari Sc3+ dan Ti4+ tidak berwarna karena subkulit 3d-nya kosong. 8. Jawaban: d Na2CrO4 mengandung ion CrO42– yang memiliki konfigurasi 4s 0 3d 0 dan berwarna kuning. Sementara itu, MnO 42– dan VO 2+ memiliki konfigurasi 4s 0 3d 1, sedangkan Ti 4+ memiliki konfigurasi 4s0 3d0 tetapi tidak berwarna. Zn2+ mempunyai konfigurasi 4s0 3d10 sehingga tidak berwarna. 9. Jawaban: b Muatan ion kompleks = {muatan atom pusat + 4 (muatan ligan)} Muatan ion kompleks = {2 + 4(1–)} = 2– Jadi, muatan ion kompleks yang terjadi 2– sehingga rumus ion kompleksnya [Ni(CN)4]2–.
56
Unsur-Unsur Golongan Transisi Periode Empat
10. Jawaban: b Senyawa kompleks dengan nama diamin tetrakloro kobaltat(III) adalah [Co(NH3)2Cl4]–. muatan ion = muatan Co + (2 × muatan NH3) + (4 × muatan Cl) = –1 = (+3) + (2 × 0) + (4 × (–1)) = (–1) sesuai/cocok 11. Jawaban: d amonium heptafluoro zirkonat(IV). zirkonat IV : atom pusat Zr4+. heptofluoro : ligan F sebanyak 7. Karena nama senyawa kompleks tersebut berakhiran -at dan diakhiri angka Romawi berarti ion kompleks dalam senyawa tersebut bertindak sebagai anion yaitu [ZrF7]3–. Muatan ion kompleks 3– diperoleh dari penambahan muatan atom pusat dengan muatan semua ligan. Muatan atom pusat 4+, sedangkan muatan ligan F sebanyak 1–. [ZrF7] = 3– 4 + (1–) 7 = 3– Amonium bertindak sebagai kation NH4+. Dengan demikian, NH 4+ + [ZrF 7 ] 3– menjadi (NH4)3 [ZrF7]. 12. Jawaban: d Bilangan koordinasi Cr3+ = 2 × biloks atom pusat = 2 × 3 = 6. Muatan ion kompleks = biloks atom pusat + Σ muatan ligan. 13. Jawaban: e Senyawa kompleks jika dilarutkan dalam air maka ion kompleksnya akan tetap berupa satu spesies ion. Na3[Cr(NO2)6] → 3Na+ dan [Cr(NO2)6]3– +H O 2
14. Jawaban: c Jumlah ligan dari ion kompleks [Cr(H2O)5Cl]2+ adalah 5 (dari H2O) + 1 (dari Cl) = 6. 15. Jawaban: e Bilangan koordinat = jumlah ligan = 1 + 1 + 4 = 6. 16. Jawaban: d Atom pusat berupa logam transisi yaitu Cr: muatan Cr + 5 × muatan NH3 + muatan SO4 = +1 muatan Cr + 5 × 0 + (–2) = +1 muatan Cr = +3 Jadi, ion pusatnya Cr3+. 17. Jawaban: b Senyawa kompleks: [Cr(NH3)6]2[CuCl4]3 namanya heksaaminkrom(III) tetraklorokuprat(II).
18. Jawaban: b Muatan ion kompleks = muatan logam + ligan = +3 + 4(–1) = –1 Jadi, rumusnya = [Fe(CN4)]–
20. Jawaban: d Senyawa kompleks K[Co(NH3)4(S2O3)2] 1) Kompleks bermuatan negatif, maka atom pusat bernama kobaltat. 2) Ligan-ligannya adalah amin sebanyak 4 (tetra) dan tiosulfato sebanyak 2 (di). 3) Biloks atom pusat dapat dihitung sebagai berikut. K + Co + 4NH3 + 2S2O32– = 0 ⇒ (+1) + Co + 4(0) + 2(–2) = 0 ⇒ Co = +3 Nama senyawa kompleks tersebut: kalium tetraamin ditiosulfato kobaltat(III). 21. Jawaban: a Senyawa seng memiliki subkulit 3d yang terisi elektron penuh. Dengan demikian, ion-ionnya tidak berwarna. Elektron-elektron pada subkulit 3d tidak dapat menyerap energi cahaya. Elektron-elektron yang telah terisi penuh tidak dapat mengalami eksitasi sehingga tidak memancarkan energi sesuai dengan panjang gelombang cahayanya. 22. Jawaban: e Mineral pirit (FeS2) mengandung besi (Fe). 23. Jawaban: d Penyebab unsur transisi dalam bijihnya berbentuk oksida atau sulfida adalah besarnya afinitas logam transisi terhadap oksigen dan belerang. Selain itu, juga diakibatkan kereaktifan yang sangat besar dari oksigen dan belerang terhadap logam transisi itu sendiri. 24. Jawaban: a Reaksi yang terjadi pada pemurnian tembaga dalam proses elektrolisis sebagai berikut. CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO42–(aq) Katode: Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) Anode : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e–
Fe3O4 yang dibutuhkan = × 0,18 = 0,06 kmol (reaksi 2)
19. Jawaban: b Muatan ion kompleks = muatan atom pusat + muatan ligan = (+3) + (4 × 0) + (2 × (–1)) = +1
25. Jawaban: e Reaksi dalam proses pembuatan sebagai berikut. 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 FeO + CO → Fe + CO2
FeO yang dibutuhkan = × 0,18 = 0,18 kmol (reaksi 3)
besi murni . . . (1) . . . (2) . . . (3)
Fe yang dihasilkan = 10 kg = = 0,18 kmol
Fe2O3 yang dibutuhkan = × 0,18 = 0,09 kmol (reaksi 1) Berat Fe2O3 yang dibutuhkan 0,09 × ((2 × 56) + (3 × 16)) = 14,4 kg
Bijih besi yang dibutuhkan = × 14,4 kg = 16 kg 26. Jawaban: e 1) Skandium digunakan sebagai komponen pada lampu berintensitas tinggi. 2) Besi digunakan dalam industri perangkat elektronik. 3) Seng digunakan sebagai logam pelapis besi agar tahan karat. 4) Titanium digunakan dalam industri pesawat terbang. 5) Tembaga digunakan dalam paduan logam. 27. Jawaban: e Bubur bordeaux merupakan campuran Cu(OH)2 dan CaSO4. Bahan ini dibuat dari CuSO4 dan Ca(OH)2. CaCO3 merupakan gamping. CaSO4 berupa padatan putih digunakan untuk membuat cat, keramik, dan kertas. 28. Jawaban: e Reaksi dalam proses pembuatan besi murni sebagai berikut. 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 . . . (1) Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 . . . (2) FeO + CO → Fe + CO2 . . . (3) 29. Jawaban: c Proses elektrolisis pada pembuatan tembaga dilakukan dengan menempatkan tembaga kokas di anode dan menggunakan CuSO4 sebagai larutan elektrolit sehingga diperoleh tembaga murni di katode. Jadi, proses elektrolisis tersebut bertujuan untuk menghasilkan tembaga yang lebih murni. 30. Jawaban: d Fungsi CaCO3 adalah untuk mengikat kotoran yang bersifat asam seperti SiO2, P4O10, atau oksida amfoter seperti Al2O3. B. Uraian 1. Senyawa kompleks terdiri atas ligan, atom pusat, dan bilangan koordinasi. Banyak ligan yang terikat oleh atom pusat sesuai dengan bilangan koor-
Kimia Kelas XII
57
dinasi dari atom pusat. Jadi, senyawa kompleks dapat dikatakan sebagai senyawa koordinasi.
Rumus kimia: [Al(H2O)2(OH)4]– b.
platinum(IV) : atom pusat Pt4+ tetraamin : 4 ligan NH3 muatan 0 dikloro : 2 ligan Cl muatan 2(1–) muatan ion kompleks = 4 + 0 + 2(1–) = 2+ Rumus kimia: [Pt(NH3)4Cl2]2+
c.
ferrat(III) : atom pusat Fe3+ heksasiano : 6 ligan CN muatan 6(1–) muatan ion kompleks = 3 + 6(1–) = 3– Rumus kimia: [Fe(CN)6]3–
d.
aurum(III) : atom pusat Au3+ tetrapiridin : 4 ligan py muatan 0 muatan ion kompleks = 3 + 0 = 3+ Rumus kimia: [Au(py)4]3+
2. Keanekaragaman bilangan oksidasi unsur-unsur transisi disebabkan tingkat energi elektron pada subkulit 4s dan 3d hanya berbeda sedikit sehingga dapat digunakan bersama-sama. 3. Konfigurasi elektron unsur kromium (Cr) dan tembaga (Cu) elektronnya menyimpang dari asas Aufbau. Unsur kromium mempunyai konfigurasi elektron 3d 5 4s 1 (bukan 3d 4 4s 2 ) dan unsur tembaga mempunyai konfigurasi elektron 3d10 4s1 (bukan 3d9 4s2). Hal ini terjadi karena elektronelektron dalam orbital-orbital cenderung untuk berada dalam keadaan yang penuh atau setengah penuh karena orbital penuh atau setengah penuh lebih stabil. Namun, aturan ini hanya berlaku untuk unsur golongan transisi, sedangkan unsur-unsur golongan utama tidak berlaku. 4. Semua unsur transisi periode empat mempunyai sifat logam. Adanya sifat logam pada unsur transisi ini mengakibatkan unsur-unsur tersebut memiliki daya hantar listrik dan daya hantar panas yang baik. 5. a. b.
K3[Co(NO2)6] → 3K+ + [Co(NO2)6]3–
c.
Na2[Ni(CN)4] → 2Na+ + [Ni(CN)4]2–
d.
[Co(NH3)4Cl2]Br → [Co(NH3)4Cl2]+ + Br–
e.
[CrCl2(H2O)4F → [CrCl2(H2O)4]+ + F–
6. a.
b.
c.
7. a. b. c. 8. a.
58
[Cu(H2O)4]Cl2 → [Cu(H2O)4]2+ + 2Cl–
[Fe(CN)6]4–;
atom pusat : Fe2+ ligan : CN– bilangan koordinasi : 6 bilangan oksidasi : –4 2– [Ni(CN)4] ; atom pusat : Ni2+ ligan : CN– bilangan koordinasi : 4 bilangan oksidasi : –2 2+; [Zn(NH3)4] atom pusat : Zn2+ ligan : NH3 bilangan koordinasi : 4 bilangan oksidasi : +2 Dikloro bis(etilendiamin) kobalt(II) monohidrat bilangan oksidasi atom Co = 2+. Triamin monobromo platinum(II) nitrit bilangan oksidasi atom Pt = 2+. Kalium monokarbonil pentasiano ferrat (II) bilangan oksidasi atom Fe = 2+. aluminat(III) : atom pusat Al3+ diakuo : 2 ligan H2O muatan 0 tetrahidrokso : 4 ligan OH muatan 4(1–) muatan ion kompleks = 3 + 0 + 4(1–) = 1–
Unsur-Unsur Golongan Transisi Periode Empat
9. Langkah-langkah pengolahan besi dalam tanur tinggi sebagai berikut. a. Bahan-bahan berupa: 1) bijih besi (hematit (Fe2O3)) yang dicampur dengan pasir (SiO2) dan oksida-oksida asam lain (P2O5 dan Al2O3) yang akan direduksi; 2) kokas/karbon sebagai bahan pereduksi; 3) batu kapur (CaCO3) untuk menghilangkan zat pengotor dimasukkan ke dalam tanur melalui puncak tanur. b. Udara panas dimasukkan di bagian bawah tanur sehingga menyebabkan kokas terbakar. Reaksi ini sangat eksoterm sehingga menyebabkan kenaikan suhu bagian bawah tanur hingga mencapai 1.900°C. Reaksinya: C(s) + O2(g) → CO2(g) ∆H = –394 kJ c. Gas CO2 yang terbentuk pada tahap b naik melalui lapisan kokas panas dan bereaksi dengannya lagi. CO2(g) + C(s) → 2CO ∆H = +173 kJ d. Gas CO yang terjadi siap mereduksi bijih besi. Reaksi reduksi berlangsung dalam tiga tahap yaitu: 1) Fe2O3 direduksi menjadi Fe3O4 pada suhu 500°C di bagian atas tanur 3Fe2O3(s) + CO(g) → 2Fe3O4(s) + CO2(g) 2) Fe3O4 yang telah terbentuk direduksi kembali menjadi FeO pada suhu 850°C di bagian yang lebih rendah dari tanur. Fe3O4(s) + CO(g) → 3FeO(s) + CO2(g) 3) FeO yang terbentuk direduksi menjadi besi cair di bagian bawah tanur pada suhu 1.000°C.
e.
f.
FeO(s) + CO(g) → Fe( ) + CO2(g) Besi cair yang terbentuk mengalir di dasar tanur. Akibat tingginya suhu di bagian tengah tanur, batu kapur di dalam tanur terurai menurut reaksi: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) CaO yang terbentuk akan bereaksi dengan pengotor di dasar tanur. CaO(s) + SiO2(s) → CaSiO3( ) 3CaO(s) + P2O5(g) → Ca3(PO4)2( ) CaO(s) + Al2O3(g) → Ca(AlO2)2( )
10. Ferovanadium dibuat dengan mereduksi V2O5 dengan campuran silikon dan besi. Reaksinya: 2V2O5(s) + 5Si(s) + Fe(s) → 4V(+Fe)(s) + 5SiO2(s) ↑ ferovanadium
Sementara itu, feromangan dibuat dengan mereduksi MnO2 dengan campuran besi oksida dan karbon. Reaksinya: MnO2(s) + Fe2O3(s) + 5C(s) → 2Fe(s) + Mn(s) + 5CO(s) ↑ feromangan
Kimia Kelas XII
59
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi
Kompetensi Dasar
3. Unsur-unsur penting, kegunaan dan bahayanya, serta terdapatnya di alam.
3.2 M e n d e s k r i p s i k a n kecenderungan sifat fisik dan kimia unsur utama dan unsur transisi (titik didih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, kereaktifan, dan sifat khusus lainnya). 3.3 Menjelaskan manfaat, dampak dan proses pembuatan unsur-unsur dan senyawanya dalam kehidupan sehari-hari.
Nilai Religius
Indikator Bersyukur kepada Tuhan atas kelimpahan unsurunsur periode tiga di alam Indonesia.
Dalam bab ini akan dipelajari: Sifat-Sifat Unsur Periode Tiga dan Kelimpahan di Alam
Unsur-Unsur Periode Tiga
Menjelaskan unsur periode tiga dan kelimpahan di Alam
• • •
• •
Mengidentifikasi keteraturan sifat fisik dan kimia unsur-unsur periode tiga melalui percobaan Menganalisis sifat-sifat reduktor oksidator unsurunsur periode tiga Menjelaskan manfaat dan dampak unsur-unsur (seperti Al dan S) serta senyawanya dalam kehidupan sehari-hari dan industri Menjelaskan pembuatan unsur periode tiga dan senyawanya di laboratorium dan industri Menyebutkan kegunaan senyawa sulfat
Siswa dapat menjelaskan karakteristik dan kelimpahan unsur-unsur periode tiga
60
Unsur-Unsur Periode Tiga
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: d Aluminium bersifat amfoter, yaitu dapat bereaksi dengan asam dan basa. Natrium dan belerang bersifat logam, belerang dan silikon bersifat nonlogam.
9. Jawaban: e Senyawa di alam yang mengandung aluminium adalah bauksit (Al2O3 · 2H2O), kriolit (Na3AlF6), dan feldsfar (K2O · Al2O3 · 3SiO2) 10. Jawaban: e Massa logam aluminium dalam zamrut (Al2F2SiO4)
2. Jawaban: d Dengan bertambahnya nomor atom, jari-jari atom unsur periode tiga semakin kecil. 3. Jawaban: b Ketiga unsur tersebut (P, Q, dan R) sama-sama memiliki fase padat dan struktur molekul berbentuk kristal logam. Oleh karena itu, unsur-unsur yang paling mungkin berdasarkan kenaikan nomor atomnya dari data tersebut adalah Na, Mg, dan Al. Sifat lain yang harus dimiliki oleh unsur-unsur tersebut adalah bahwa jari-jari atomnya dari kiri ke kanan semakin besar (Na < Mg < Al) dan energi ionisasinya semakin kecil Na < Mg < Al. Oleh karena itu, urutan yang benar dari unsur-unsur tersebut adalah P, R, dan Q. 4. Jawaban: c Bauksit memiliki rumus kimia Al2O3 · 2H2O 5. Jawaban: e Unsur yang terdapat bebas di alam adalah argon (Ar) dan belerang (S8). 6. Jawaban: c Grafik antara titik didih unsur periode tiga dengan nomor atomnya digambarkan seperti grafik c. Sementara itu, grafik a menggambarkan jari-jari atom, grafik b menggambarkan titik leleh, grafik d menggambarkan daya hantar listrik unsur-unsur periode tiga, dan grafik e menggambarkan energi ionisasi unsur-unsur periode tiga. 7. Jawaban: b Pengolahan aluminium menggunakan katode Al dengan cara mengelektrolisis leburan aluminium seperti pada reaksi di atas dinamakan proses HallHerault. Proses ini ditemukan oleh Charles Martin Hall. 8. Jawaban: b Unsur Al dapat dipadukan dengan unsur Mg membentuk paduan logam magnalium, yaitu paduan logam yang terdiri atas 90% Al dan 10% Mg. Kegunaan paduan logam tersebut untuk membuat badan pesawat terbang karena bersifat kuat, keras, dan tahan karat.
=
× $ $ $*
=
× × + × + + ×
× 920 gram × 920 gram
= 270 gram B.
Uraian
1. a.
b.
Sumber alam yang mengandung aluminium: 1) Mineral utama adalah bauksit (Al2O3·2H2O) 2) Mineral lain yaitu kriolit (Na 3 AlF 6 ), feldspar (K2O · Al2O3·3SiO2), dan tanah liat (Al2Si2O7 · 2H2O) Cara pengolahan aluminium di industri dijalankan berdasarkan proses Hall, melalui dua tahap sebagai berikut. 1) Tahap pemurnian bauksit Bauksit kotor dicuci dengan larutan NaOH pekat untuk memisahkan Al2O3 dari zat-zat lain yang ada dalam bauksit. Selanjutnya, larutan yang dihasilkan ditambahkan asam agar terbentuk endapan Al(OH)3. Selanjutnya, endapan Al(OH)3 dipanaskan agar terurai menjadi Al 2 O 3 murni. Persamaan reaksinya sebagai berikut. Al2O3(s) + 2NaOH(aq) → 2NaAlO2(aq) + H2O( ) NaAlO2(aq) + HCl(aq) + H2O( ) → Al(OH)3(s) + NaCl(aq) 2Al(OH)3(s) → Al2O3(s) + 3H2O(g) ↑
2)
Tahap elektrolisis Al 2 O 3 yang terbentuk pada tahap I dicampur dengan Na3AlF6 (kriolit) kemudian dilelehkan. Fungsi kriolit disini adalah untuk menurunkan titik leleh Al2O3 dari 2.000°C menjadi 1.000°C dan juga sebagai pelarut ketika campuran dilelehkan. Selanjutnya, larutan Al2O3 dalam kriolit dielektrolisis dengan menggunakan bejana yang terbuat dari besi yang dilapisi karbon. Dinding bejana bertindak sebagai katode dan anodenya berupa batang karbon (grafit) yang dicelupkan dalam campuran.
Kimia Kelas XII
61
Persamaan reaksinya sebagai berikut. Al2O3 → 2Al
2–
+3O
3O2–(aq) →
anode: katode:
3+
O (g) 2
+ 6e–
2Al3+( ) + 6e– → 2Al( ) –––––––––––––––––––––––––––––– +
2Al3+( ) + 3O2–( ) → O2(g) + 2Al( ) Al2O3
2. Pengambilan belerang yang ada di bawah permukaan tanah dilakukan dengan cara Frasch yaitu dengan menyemprotkan air panas (±170°C) melalui pipa bor di bawah permukaan tanah. Embusan uap air panas ini akan menekan belerang cair ke atas melalui pipa pembor tersebut. 3. 2,55 kg bauksit = 2.550 gram bauksit mol bauksit (Al2O3) = =
$
$ × + ×
= = 25 mol mol aluminium yang dihasilkan = 2 × mol bauksit = 2 × 25 mol = 50 mol
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: d Sifat-sifat unsur-unsur periode tiga dari natrium ke klorin sebagai berikut. a. Sifat logam berkurang dan sifat bukan logam bertambah. b. Sifat basa berkurang dan sifat asam bertambah. c. Sifat reduktor berkurang dan sifat oksidator bertambah. d. Keelektronegatifan bertambah dan titik lebur cenderung bertambah sampai Si kemudian turun. e. Jari-jari atom berkurang dan energi ionisasi bertambah dengan sedikit pengecualian pada Al dan S.
62
Unsur-Unsur Periode Tiga
massa aluminium yang dihasilkan = 50 mol × 27 g/mol = 1.350 gram = 1,35 kg 4. Titik didih dan titik lebur mulai dari Na naik terus sampai Si, kemudian turun secara drastis pada fosfor dan belerang karena perbedaan struktur kristal zat-zat tersebut. Pada unsur natrium, magnesium, dan aluminium, atom-atom saling berikatan dengan ikatan logam yang semakin kuat dengan bertambahnya jumlah elektron valensi. Unsur silikon tidak tersusun oleh ikatan logam, tetapi atom-atom silikon ini saling berikatan dengan menggunakan empat buah ikatan kovalen tunggal sehingga membentuk suatu struktur yang kukuh. Untuk memutuskan ikatan ini diperlukan energi yang cukup besar sehingga titik didih atau titik lebur mulai dari Na naik terus sampai Si. Unsur-unsur fosfor, belerang, dan klor merupakan unsur-unsur nonlogam yang sangat mudah menangkap elektron membentuk ion negatif. 5. Wohler mengenalkan metode untuk memperoleh fosfor putih, yaitu dengan cara mereduksi kalsium fosfat, pasir, dan batang karbon pada suhu 1.300°C dalam tungku listrik. Fosfor yang diperoleh dari proses ini kemudian didistilasi dan diembunkan dalam air agar terbentuk molekul P4. Kristal fosfor putih murni dapat diperoleh jika uap molekul P4 hasil distilasi dikondensasikan kembali.
2. Jawaban: e Sifat-sifat oksida unsur-unsur periode ke tiga: a. Na2O dan MgO adalah oksida basa. b. Al2O3 adalah oksida amfoter. c. SiO2, P2O5, SO2, dan Cl2O/Cl2O3 adalah oksida asam. 3. Jawaban: a Dilihat dari besarnya titik didih dan titik lelehnya unsur periode tiga pada suhu kamar: a. Na, Mg, Al, Si, P, dan S berwujud padat b. Cl dan Ar berwujud gas 4. Jawaban: a Unsur-unsur periode tiga dari natrium ke klor memiliki sifat basa yang berkurang dan sifat asam yang bertambah. Dengan demikian, Mg(OH)2 bersifat basa yang lebih kuat daripada Al(OH)3.
5. Jawaban: e Energi ionisasi unsur-unsur ditentukan oleh struktur elektron, selain ditentukan oleh jari-jari atom. Dalam hal ini energi ionisasi Mg lebih besar daripada Al, dan energi ionisasi P lebih besar daripada S. Penyimpangan ini disebabkan atom Mg memiliki orbital 3s penuh dan atom P memiliki orbital 3p setengah penuh sehingga Mg dan P sukar melepaskan elektron. 6. Jawaban: a Unsur silikon dengan fosfor memiliki perbedaan titik didih sangat besar karena atom-atom silikon terikat melalui 4 ikatan kovalen dan membentuk struktur kovalen raksasa. Sementara itu, unsur fosfor terbentuk dari 4 atom fosfor melalui ikatan Van der Waals. Oleh karena itu, titik didih silikon jauh lebih tinggi dibanding fosfor. 7. Jawaban: b Urutan logam berdasarkan kenaikan nomor atom adalah K–M–L. Unsur-unsur logam dari kiri ke kanan semakin naik nomor atomnya tetapi sifat logam berkurang, sifat basa berkurang, sifat asam bertambah, serta potensial reduksi dan keelektronegatifan juga bertambah. 8. Jawaban: a Proses di atas dikenal dengan sebutan proses Hall, karena proses pengolahan logam aluminium tersebut ditemukan oleh Hall–Herault. Proses kamar timbal dan proses kontak adalah nama proses pembuatan asam sulfat. Haber-Bosch adalah nama proses pembuatan amonia. Proses tanur tinggi adalah proses pembuatan atau pengolahan logam besi. 9. Jawaban: e Argon (Ar) merupakan unsur periode tiga yang termasuk dalam golongan gas mulia. Seperti halnya unsur gas mulia lainnya, argon juga memiliki sifat yang stabil sehingga sukar bereaksi membentuk senyawa. 10. Jawaban: a Berdasarkan data terlihat bahwa potensial reduksi dari Na ke Al semakin besar. Hal ini berarti bahwa unsur tersebut dari Na ke Al semakin mudah direduksi (daya pengoksidasinya makin kuat). Hal ini berarti pula bahwa daya pereduksinya makin lemah. 11. Jawaban: d Bentuk kristal dari unsur periode tiga: aluminium = kristal logam, belerang = kristal molekul sederhana, silikon = kristal kovalen raksasa, dan argon = monoatomik.
12. Jawaban: b Al2(SO4)3 disebut juga dengan tawas yang dapat dipakai untuk menjernihkan air. (NH 4 )SO 4 digunakan sebagai pupuk, BaSO4 sebagai pigmen cat, CaSO 4 sebagai penyambung tulang, sedangkan MgSO4 sebagai obat pencahar. 13. Jawaban: d Magnesium sulfat banyak dipakai dalam farmasi, misal sebagai obat pencuci perut yang dikenal dengan nama garam inggris (MgSO4 · 7H2O). KCl digunakan untuk pupuk. NaHSO 4 digunakan sebagai pembersih kamar mandi untuk melarutkan endapan dari air sadah. Na2CO3 digunakan untuk membuat NaOH, kaca, sabun, pulp, dan kertas. CaSO4 · 2H2O (gips) digunakan untuk membuat cetakan gigi dan pembalut patah tulang. 14. Jawaban: a Unsur-unsur periode tiga meliputi: Na – Mg – Al – Si – P – S – Cl – Ar. Sifat pereduksi (reduktor) semakin ke kiri semakin kuat. Dengan demikian, unsur periode tiga dengan sifat reduktor terkuat adalah natrium (Na). 15. Jawaban: d a. Cara Frasch dilakukan untuk memperoleh belerang yang ada di bawah permukaan tanah. b. Proses Hall dilakukan untuk memperoleh aluminium. c. Cara Sisilia dilakukan untuk memperoleh belerang yang ada di permukaan tanah. d. Proses Wohler dilakukan untuk membuat fosforus. e. Cara reduksi digunakan untuk memperoleh Si dan SiO2. 16. Jawaban: b Pembuatan forsforus didasarkan atas proses Wohler. Proses Frasch digunakan untuk pengolahan aluminium, serta proses kontak dan bilik timbal untuk pengolahan asam sulfat. 17. Jawaban: b Mineral fosfat yang menjadi sumber fosforus yang terdapat pada batu karang fosfat adalah apatit. 18. Jawaban: e Dalam satu periode, unsur-unsur periode tiga (Na – Mg – Al – Si – P – S – Cl) harga potensial elektrode standarnya semakin bertambah (dari kiri ke kanan). Semakin mudah direduksi maka sifat oksidatornya semakin kuat dan daya pereduksinya semakin lemah. Jadi, urutan daya pereduksi unsur periode tiga dari yang lemah ke yang kuat adalah Al – Mg – Na.
Kimia Kelas XII
63
19. Jawaban: b Aluminium mempunyai sifat mirip dengan berilium. Keduanya bersifat amfoter. 20. Jawaban: e Energi ionisasi adalah energi yang diperlukan oleh suatu atom untuk melepaskan elektron. Semakin sulit melepaskan elektron maka semakin besar energi ionisasi yang dibutuhkan. Semakin mudah melepaskan elektron maka semakin kecil energi ionisasi yang dibutuhkan. Jadi, unsur yang harga energi ionisasinya paling kecil adalah yang paling mudah melepaskan elektron sehingga cenderung lebih elektropositif dan sifat logamnya semakin kuat. Unsur tersebut adalah T. 21. Jawaban: b Al dapat diperoleh dari Al2O3 melalui elektrolisis lelehan (Al2O3 cair) dalam Na3AlF6 (kriolit) dengan elektrode grafit (C) yang disebut proses Hall. Reaksinya: 2Al2O3( ) → 2Al3+( ) + 3O2–( ) Katode : 2Al3+( ) + 6e– → 2Al( )
Anode : 3O2–( ) → O2(g) + 6e– ––––––––––––––––––––––––––––– Sel
: 3O ( ) + 2Al ( ) → 2Al( ) + 2–
3+
O (g) 2
Jadi, sebagai bahan utama: Al2O3 cair, bahan tambahan: Na3AlF6, dan elektrode: karbon. 22. Jawaban: c Alnico merupakan logam campuran yang terdiri atas Fe, Ni, Al, dan Co dapat digunakan untuk membuat magnet yang sangat kuat. Sementara itu, duralumin merupakan logam campuran yang terdiri atas Al dan Cu merupakan logam yang sangat tahan karat, magnalium merupakan logam campuran yang terdiri atas Al dan Mg digunakan untuk membuat badan pesawat terbang, termit merupakan campuran antara serbuk aluminium dengan oksida besi digunakan untuk mengelas baja, dan kriolit merupakan mineral yang mengandung aluminium dan natrium. 23. Jawaban: c CaSO 4·2H 2O disebut gips. Gips merupakan senyawa sulfat yang digunakan untuk menyambung tulang patah atau retak. Sementara itu, NaHSO4 digunakan untuk bahan pembersih kamar mandi, Na2SO4 sebagai obat pencahar, FeSO4·7H2O sebagai bahan pemutih tinta, dan CuSO4·5H2O sebagai fungisida.
64
Unsur-Unsur Periode Tiga
24. Jawaban: a Pada pembuatan asam sulfat melalui proses kontak terjadi kesetimbangan: 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) Produk SO3 akan cepat terbentuk apabila dalam kesetimbangan tersebut diberi katalis V 2O 5 (vanadium(V) oksida). Oleh karena kesetimbangan cepat tercapai, produk juga cepat terbentuk. Sementara itu, pembuatan asam sulfat yang menggunakan uap nitrosa terjadi pada proses bilik timbal. 25. Jawaban: b a. Unsur A dengan air bereaksi menghasilkan gas hidrogen. Jadi, kemungkinan unsur A adalah Na atau Mg. b. Oksida unsur B dalam air mempunyai pH lebih kecil dari 7 atau bersifat asam sehingga kemungkinan unsur B adalah Si, P, S, atau Cl. c. Unsur C dapat bereaksi dengan asam maupun basa sehingga kemungkinan unsur C adalah Al. Jadi, susunan unsur-unsur tersebut dalam sistem periodik unsur dari kiri ke kanan adalah A, C, dan B. 26. Jawaban: e Senyawa asam dapat dinetralkan oleh basa. Demikian juga sebaliknya, senyawa basa dapat dinetralkan oleh asam. Dengan demikian, kelebihan asam lambung dapat dinetralkan oleh magnesium hidroksida yang bersifat basa. 27. Jawaban: c Silikon (Si) merupakan unsur periode tiga yang bersifat semilogam. 28. Jawaban: b Asam sulfat dibuat dari belerang dioksida dengan katalis V2O5 melalui proses kontak, menghasilkan belerang trioksida yang diabsorpsikan ke dalam H2SO4. Hasil absorpsi ini berupa asam pirosulfat (H 2 S 2 O 7 ), yang jika dilarutkan dalam air menghasilkan H2SO4. 29. Jawaban: e H2SO4 merupakan bahan baku pembuatan pupuk superfosfat dan amonium sulfat. Pupuk ini dikenal dengan nama ZA (zwavelzuur ammonia). 30. Jawaban: e No.
Mineral
Kandungan Unsur
1. 2. 3. 4. 5.
Ortoklase Karnalit Kriolit Apatit Pirit
Silikon Magnesium Aluminium Fosfor Belerang
Uraian
1.
Mr kuarsa (SiO2) = Ar Si + 2 · Ar O = 28 + (2 × 16) = 60 30 kg = 30.000 g mol SiO2 =
= 500 mol
Persamaan reaksi: SiO2(g) + 2C(s) → Si(s) + 2CO(g) mol Si : mol SiO2 = 1 : 1 mol Si = mol SiO2 = 500 mol massa Si = 500 × 28 = 14.000 gram = 14 kg Jadi, massa silikon padat yang dihasilkan sebanyak 14 kg. 2. Pembuatan logam aluminium pada tahap elektrolisis merupakan kelanjutan dari tahap I yang menghasilkan Al2O3. Pada tahap elektrolisis, Al2O3 dicampur dengan Na3AlF6 kemudian dilelehkan. Fungsi Na3AlF6 adalah untuk menurunkan titik leleh Al2O3 dan sebagai pelarut lelehan campuran. Selanjutnya, larutan Al 2 O 3 dalam kriolit dielektrolisis menggunakan bejana dari besi yang dilapisi karbon. Dinding bejana bertindak sebagai katode, sedangkan anodenya berupa batang karbon yag dicelupkan ke dalam campuran. Persamaan reaksinya sebagai berikut. Katode = 2Al3+(aq) + 6e– → 2Al(s)
Anode = 3O22–(aq) → O2(g) + 6e– –––––––––––––––––––––––– +
Al2O3(aq) → 2Al(s) + O2(g) 3.
4.
Dari kiri ke kanan, sifat logam akan berkurang. Dalam unsur periode tiga, berdasarkan sifat logamnya dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu logam, semilogam, dan nonlogam. a. Natrium, magnesium, dan aluminium termasuk unsur logam. b. Silikon termasuk unsur semi logam. c. Fosfor, belerang, dan klorin termasuk unsur nonlogam. Harga energi ionisasi unsur-unsur periode tiga dari kiri ke kanan semakin besar. Hal ini berarti semakin ke kanan semakin sukar melepas elektron dan menyebabkan sifat reduktornya semakin berkurang dan sifat oksidatornya bertambah.
5. Grafik hubungan antara nomor atom unsur periode tiga dengan energi ionisasinya sebagai berikut.
Ar Energi Ionisasi
B.
Cl P Mg
Si
S
Al Na 11 12 13 14 15 16 17 18 Nomor Atom
Penyimpangan besarnya energi ionisasi unsurunsur periode tiga dapat dijelaskan berdasarkan konfigurasi elektron valensi yang dimiliki oleh tiaptiap unsur. Unsur yang memiliki elektron valensi yang mengisi orbital secara penuh atau setengah penuh akan bersifat lebih stabil (elektronnya lebih sukar dilepas) sehingga memiliki energi ionisasi yang lebih tinggi daripada unsur yang elektron valensinya mengisi orbital belum secara penuh atau setengah penuh. 6. Sifat basa unsur-unsur periode tiga dari natrium ke klor semakin berkurang dan sifat asamnya semakin bertambah. Senyawa-senyawa hidroksida dari unsur-unsur periode tiga sebagai berikut. NaOH = natrium hidroksida Mg(OH)2 = magnesium hidroksida Al(OH)3 = aluminium hidroksida Al(OH)3 → HAlO2 + H2O asam aluminat
Si(OH)4 → H2SiO3 + H2O asam silikat
P(OH)3 → H3PO3
asam fosfit
P(OH)5 → H3PO4 + H2O asam fosfat
S(OH)4 → H2SO3 + H2O asam sulfit
S(OH)6 → H2SO4 + H2O asam sulfat
Kimia Kelas XII
65
ClOH → HClO
8. a.
asam hipoklorit
Cl(OH)3 → HClO2 + H2O asam klorit
Cl(OH)5 → HClO3 + H2O
b.
asam klorat
7. Mineral-mineral fosfat yang menjadi sumber fosfor adalah fosforit atau kalsium fosfat (Ca3(PO4)2) yang banyak terdapat dalam tulang manusia atau hewan, dan apatit (CaF2, Ca3(PO4)2) yang terdapat dalam batu karang fosfat. Cara ekstraksi fosfor dari senyawanya sebagai berikut. Pembuatan fosfor didasarkan pada proses Wohler yaitu dengan cara memanaskan campuran fosforit, pasir, dan karbon dalam tanur listrik (± 1.300°C). Persamaan reaksinya: 2Ca3(PO4)2(s) + 6SiO2(s) → 6CaSiO3(s) + P4O10(s) ↑
P4O10(s) + 10C(s) → P4(g) + 10CO(g) Uap fosfor yang terbentuk kemudian didinginkan dalam alat pengembun. Selanjutnya, fosfor cair yang terbentuk disaring dan disimpan di dalam air karena fosfor jika berada di udara mudah terbakar (akan terbakar dengan sendirinya) pada titik leburnya (± 44°C). Dua bentuk alotropi dari fosfor yaitu fosfor merah dan fosfor putih. Perbedaan antara kedua jenis alotropi tersebut sebagai berikut. Fosfor Putih – – – – – –
66
Mudah meleleh Bersinar dalam gelap Bersifat racun Larut dalam CS2 Reaktif Kerapatan 1,8 g/cm3
Unsur-Unsur Periode Tiga
Fosfor Merah – – – – – –
Sukar meleleh Tidak bersinar Tidak beracun Tidak larut dalam CS2 Kurang reaktif Kerapatan 2,3 g/cm3
Sumber alam yang mengandung silikon berupa senyawa-senyawa silikat seperti silikon dioksida (SiO2) atau yang dikenal sebagai pasir atau kuarsa, tanah liat (Al2Si2O7 · 2H2O), asbes, dan mika. Cara pengolahan silikon: Silikon dibuat dengan cara mereduksi SiO2 dengan karbon dalam tanur listrik. Reaksinya: SiO2(s) + 2C(s) → Si(s) + 2CO(g) Silikon yang dihasilkan pada proses ini belum murni. Pemurnian dilakukan dengan menambahkan gas klorin. Reaksinya: Si(s) + 2Cl2(g) → SiCl4(g) Selanjutnya, gas hasil reaksi direduksi dengan gas hidrogen pada suhu tinggi sehingga diperoleh silikon yang benar-benar murni. Reaksinya: SiCl4(g) + 2H2(g) → Si(s) + 4HCl(g)
9. Logam magnesium dapat diperoleh dengan cara mengelektrolisis lelehan MgCl2 menggunakan elektrode karbon. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. MgCl2( ) → Mg2+(aq) + 2Cl–(aq) Katode : Mg2+(aq) + 2e– → Mg(s) Anode : 2Cl–(aq) → Cl2(g) ––––––––––––––––––––––––––––– + MgCl2( ) → Mg(s) + Cl2(g) 10. a. b.
c.
Al2(SO4)3 dikenal dengan nama tawas yang digunakan untuk menjernihkan air. (NH 4 ) 2 SO 4 dikenal sebagai pupuk ZA (zwavelzuur amonium) digunakan sebagai pupuk tanaman. CaSO 4 yang disebut dengan gips untuk menyambung tulang yang patah.
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi
Kompetensi Dasar
Nilai
3. Memahami karakteristik unsur-unsur penting, kegunaan dan bahayanya, serta terdapatnya di alam.
3.3 Menjelaskan manfaat, dampak, dan proses pembuatan unsur-unsur dan senyawanya dalam kehidupan sehari-hari. 3.4 M e n d e s k r i p s i k a n unsur-unsur radioaktif dari segi sifat-sifat fisik dan sifat-sifat kimia, kegunaannya, dan bahayanya.
Peduli sosial
Indikator Mengingatkan teman dan keluarga untuk berhati-hati saat menjalani terapi penyinaran dengan radioaktif.
Pada bab ini akan dipelajari: 1. Zat Radioaktif dan Peluruhan Radioaktif 2. Kegunaan dan Dampak Negatif Radioisotop
Unsur-Unsur Radioaktif
Menjelaskan zat radioaktif dan peluruhan radioaktif
• • • • • •
Mendeskripsikan penemuan sinar radioaktif Mengidentifikasi sifat-sifat sinar radioaktif Menyebutkan sifat-sifat sinar radioaktif Mengklasifikasikan suatu nuklida ke dalam isotop, isoton, dan isobar Menentukan pita kestabilan inti Menuliskan persamaan reaksi inti
Menjelaskan kegunaan dan dampak negatif radioisotop
• •
Mendeskripsikan kegunaan unsurunsur radioaktif Mendeskripsikan bahaya unsurunsur radioaktif
Siswa mampu menjelaskan kegunaan dan bahaya unsur-unsur radioaktif
Siswa mampu menjelaskan sifatsifat sinar radioaktif dan menuliskan reaksi inti
Siswa dapat menjelaskan karakteristik unsur-unsur radioaktif beserta kegunaan dan dampak negatifnya
Kimia Kelas XII
67
A.
hasilkan inti yang lebih berat disertai dengan sejumlah energi yang berat. 2 H + 31H → 42He + 10n + energi 1
Pilihan Ganda
1. Jawaban: b Nuklida 137N memiliki jumlah proton = 7 dan jumlah neutron = 13 – 7 = 6. Perbandingan n : p = 6 : 7 = 0,85 : 1. Jadi, perbandingan n : p ≠ 1 : 1 sehingga nuklida tersebut terletak di bawah pita kestabilan (jumlah n < jumlah p). 2. Jawaban: a 234 Th → AZX + 7 42α + 6 –10β 90 Pada reaksi inti: – jumlah nomor massa (A) ruas kiri = jumlah nomor massa (A) ruas kanan, – jumlah nomor atom (Z) ruas kiri = jumlah nomor atom (Z) ruas kanan, Dengan demikian: – 234 = A + 7(4) + 6(0) ⇒ A = 206 – 90 = Z + 7(2) + 6(–1) ⇒ Z = 82 Maka isotop stabil tersebut adalah 206 Pb. 82 3. Jawaban: d 241 Pu → 8 42α + X 94 X → 5 –10β + Y Nilai X dihitung sebagai berikut. nomor massa Pu = 8 (nomor massa α) + nomor massa X nomor massa X = 241 – 8(4) = 209 nomor atom X = 94 – 8(2) = 78 Jadi, unsur X adalah 209 78X. → 5 –10β + Y Nilai Y dihitung sebagai berikut. nomor massa Y = 209 – 0 = 209 nomor atom Y = 78 – 5(–1) = 83 Jadi, unsur terakhir yang terbentuk = 209 Y. 83 209 Pada pilihan, unsur tersebut adalah 83Bi. 4. Jawaban: e Pada peluruhan 55 Co menjadi 55 Fe, nomor atom 27 26 (Z) Co berkurang satu, sedangkan nomor massa (A) tetap. 55 Co → 55 Fe + +10e 27 26
7. Jawaban: b 14 C → –10β + baX 6 b + 0 = 14 a–1=6 b = 14 a=7 14 14 X = 7N 7 8. Jawaban: d Jika dihasilkan inti helium maka bilangan massa berkurang 4 dan nomor atom berkurang 2 dengan unsur atom yang berbeda. 230 Th 90
9. Jawaban: a
N = N0
5. Jawaban: c Sinar gamma mempunyai daya tembus terbesar dan daya pengion yang paling lemah di antara partikel-partikel yang dihasilkan oleh zat radioaktif. 6. Jawaban: b Reaksi pada bom hidrogen adalah reaksi fusi yaitu reaksi penggabungan inti ringan yang meng68
Unsur-Unsur Radioaktif
N0 = 25 gram t = 20 tahun t
= 60 tahun
3
N = N0
= 25 = 3,125
10. Jawaban: d Nt = 15,2 N0 = 11,6 = 5.715
209 X 78
Jadi, partikel yang dipancarkan adalah positron.
→ 226 Ra + 42He 88
@ @
=
= log
=
=
@ @
−
t = (0,3899)(5.715) = 2.228,5 tahun B.
Uraian
1. a.
+ 42α → abX + 10n 27 + 4 = a + 1 a = 30 13 + 2 = b + 0 b = 15 a Jadi, bX = 30 X (unsur 30 P) 15 15 27 Al 13
+ 31H → abX + 10n + E 2+3=a+1 a=4 1+1=b+0 b=2 a Jadi, bX = 42X (alfa, 24α)
b.
2 H 1
c.
+ 210n → 226 Ra + 2abX 88 230 + 2(1) = 226 + 2a a=3 90 + 2(0) = 88 + 2b b=1 Jadi, partikel tersebut adalah triton 31X(31He). 230 Th 90
2. Isotop 126C Mempunyai jumlah neutron (N) = 12 – 6 = 6 dan jumlah proton (Z) = 6. Sifat kestabilan:
@
=
4. Reaksi inti adalah proses yang terjadi apabila partikel-partikel nuklir saling mengadakan kontak. Jenis-jenis reaksi inti sebagai berikut. a. Reaksi penembakan adalah perubahan inti atom suatu unsur menjadi inti atom unsur lain. Contoh: 147N + 42He → 178O + 11P b.
Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan suatu inti menjadi dua nuklida baru yang massanya hampir sama. U + 10n → 103 Mo + 131 Sn + 210n Contoh: 235 92 42 50
c.
Reaksi fusi adalah reaksi penggabungan beberapa inti ringan menjadi inti yang lebih berat disertai dengan pancaran energi. Contoh: 21H + 31H → 42He + 10n + energi $
5. a.
= 1 (stabil)
Mempunyai jumlah neutron (N) = 14 – 6 = 8 dan jumlah proton (Z) = 6. @
=
> 1 (tidak stabil)
Jadi, isotop yang lebih stabil adalah 126C. 3. a. Pemancaran α Partikel α tersusun dari 2 proton dan 2 neutron. Nuklida radioaktif yang melakukan peluruhan α akan kehilangan 2 proton dan 2 neutron, serta membentuk nuklida baru. b. Pemancaran β Partikel β tidak bermassa dan bermuatan –1. Nuklida radioaktif yang meluruh dengan memancarkan partikel β, nomor atom nuklida yang baru akan bertambah 1, sementara nomor massanya tetap. c. Pemancaran partikel γ Partikel γ tidak mempunyai massa dan tidak bermuatan. Oleh karena itu, nuklida radioaktif yang memancarkan partikel γ nomor massa dan nomor atomnya tidak berubah.
b.
$
$
@ $
Isotop 146C
Sifat kestabilan:
$
Nt = N0 A A @$
=
=
5
=
5
=
tA
= 20 tahun
tA
= tB = 20 tahun
$
$
$
= × = × 4 = 2 tahun B A
&
Nt = B
@ & @&
=
N0 & B
10 =
$
=
Unsur B yang tersisa bagian sehingga
unsur B yang meluruh sebanyak 1 – =
bagian.
Kimia Kelas XII
69
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: a P-32 untuk mendeteksi penyakit mata. Na-24 mempelajari kecepatan aliran air sungai atau untuk mendeteksi kebocoran pipa air. Co-60 untuk terapi tumor atau kanker. I-131 untuk diagnosis fungsi kelenjar gondok. Cs-137 untuk sterilisasi alat-alat kedokteran. 2. Jawaban: a Radioisotop dapat digunakan untuk pembuatan unsur-unsur baru (transuran). Ilmuwan pertama yang berhasil membuat transuran adalah Ferunl yaitu dengan cara menembaki inti atom 238 U. 92 3. Jawaban: d 1) Penggunaan radioisotop dalam bidang biologi: mengetahui ATP sebagai penyimpanan energi dalam tubuh. 2) Penggunaan radioisotop dalam bidang kimia: menentukan kadar suatu zat terlarut dalam suatu larutan dengan menambahkan larutan yang mengandung zat radioaktif. 3) Penggunaan radioisotop dalam bidang hidrologi: menyelidiki arah pergerakan sedimen. 4) Penggunaan radioisotop dalam bidang kedokteran: a) mengukur laju pembentukan sel darah merah; b) mendeteksi kerangka tulang manusia. 4. Jawaban: d Isotop yang digunakan dalam bidang kedokteran untuk pengobatan kanker adalah Co-60. Isotop C-14 digunakan dalam bidang hidrologi untuk menentukan unsur dan asal air tanah. Isotop Na-24 digunakan untuk mendeteksi adanya gangguan peredaran darah. Isotop I-131 digunakan untuk mendeteksi getah tiroid dalam kelenjar gondok. Isotop Xe-133 digunakan untuk mendeteksi penyakit paru-paru.
7. Jawaban: d Radioisotop yang dihasilkan oleh reaktor trigamark antara lain 131I, 99mTc, 32P, 42K, 24Na, 82Br, dan 32 S. 8. Jawaban: b Radiasi yang dipancarkan oleh zat radioaktif selain menguntungkan ternyata juga mempunyai dampak negatif bagi kesehatan. Zat radioaktif bersifat racun sehingga dapat mengganggu metabolisme sel. 9. Jawaban: a Perunut adalah alat untuk menentukan jejak. Jadi, radioisotop yang digunakan sebagai perunut adalah isotop 24Na dan 56Fe. 10. Jawaban: e Kerontokan rambut kepala yang telah iradiasi termasuk dampak negatif radioisotop. Radiasi zat radioaktif dapat mengakibatkan kerusakan sel somatis berbentuk lokal. Sementara itu, pilihan a, b, c, dan d termasuk manfaat zat radioaktif. B.
Uraian
1. Mekanisme reaksi oksidasi propena dengan menggunakan KMnO4 dalam suasana asam dan basa. Salah satu atom C yang berikatan rangkap digunakan isotop 14C yang memancarkan sinar beta. Dengan penelusuran dapat diketahui isotop 14 C berada pada CH3COOH atau pada CO2. Reaksi: OH – CH3 – C = *CH2 + [O] → CH3COOH + *CO2(basa) +
H CH3 – C = *CH2 + [O] → CH3COOH + *CO2(asam)
2. a. b.
c.
5. Jawaban: e Menentukan senyawa pencemar di perairan merupakan penggunaan radioaktif dalam bidang hidrologi. Vulkanisasi karet, pengisian kemasan detergen, detektor kebocoran pipa minyak, dan pengisian bahan-bahan pakaian sintetis merupakan penggunaan radioisotop dalam bidang industri.
3. a. b. c. d.
6. Jawaban: d Untuk mempelajari kinerja kelenjar gondok digunakan radioisotop I-131.
f.
70
Unsur-Unsur Radioaktif
e.
Mempelajari efisiensi pemanfaatan pakan untuk produksi ternak. 32 P dan 35S untuk pengukuran jumlah dan laju sintesis protein di dalam usus besar hewan ternak. 14 C dan 3H untuk pengukuran produksi dan proporsi asam lemak mudah menguap di dalam usus besar hewan ternak. Menentukan senyawa pencemar di perairan. Menentukan kebocoran pipa air bawah tanah. Menentukan kebocoran bendungan. 14 C dan 13C untuk menentukan umur dan asal air tanah 192 Ir untuk menyelidiki arah pergerakan sedimen. 24 Na dan 131 53I untuk mengetahui debit air sungai.
g.
24
Na untuk mengetahui kecepatan gerak lumpur dalam sungai.
4. Radioisotop 60Co dapat memperbaiki kualitas penyamakan kulit karena dapat menghasilkan kulit dengan daya rentang yang lebih baik jika dibandingkan dengan kulit yang disamak dengan cara biasa.
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: a Sifat-sifat sinar alfa antara lain seperti berikut. 1) Bermuatan positif. 2) Sama dengan inti helium yang bermuatan +2 dan bermassa 4 sma. 3) Partikel terberat di antara partikel-partikel yang dihasilkan oleh zat radioaktif. 4) Mempunyai daya tembus paling lemah. 2. Jawaban: c Sinar gamma mempunyai daya tembus terbesar dan daya pengion yang paling lemah di antara partikel-partikel yang dihasilkan oleh zat radioaktif.
5. a. b.
Mutasi gen untuk pemuliaan tanaman. Pemberantasan hama dengan memandulkan serangga jantan. Pengawetan bahan makanan dengan menyinari telur atau larva. Menunda pertunasan pada bawang, kentang, dan umbi-umbian lain.
c. d.
7. Jawaban: e Reaksi penembakan atau transmutasi inti adalah perubahan inti atom suatu unsur menjadi inti atom unsur lain. 238 U + 10n → 103 Mo + 131 Sn + 2 10n merupakan 92 42 50 reaksi fisi, yaitu pemecahan sebuah inti berat menjadi dua inti atau lebih yang lebih ringan. 8. Jawaban: d 23 Na + 42α → 11
26 Al 13
+ 10n
9. Jawaban: d
N0
Nt =
= N0
3. Jawaban: b
Sinar beta (–10β) mempunyai massa . Oleh karena sangat kecil, dianggap sinar beta tidak mempunyai massa. Sinar beta juga mempunyai muatan negatif dan memiliki daya tembus melebihi sinar alfa. 4. Jawaban: e Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan suatu inti menjadi dua nuklida baru dengan massa hampir sama. Pada reaksi di atas nuklida yang dimaksud adalah barium (Ba) dan kripton (Kr). 5. Jawaban: b 18 O dan 199F mempunyai jumlah neutron yang sama, 8 yaitu 10 sehingga keduanya merupakan isoton. 6. Jawaban: d 235 U + abX → 92 Kr + 141 Ba + 3 abX 92 36 56 235 + a = 92 + 141 + 3a a =1 92 + b = 36 + 56 + 3b b =0 a X = 10X b Jadi, partikel X tersebut adalah neutron (10n).
N 0
=
10. Jawaban: d Nt = 8 gram t = 2.610 tahun = 870 tahun
@ @
=
@
=
@
=
@
=
log
@
−
= –0,903 10
log
@
= 10log 10–0,903
@
= 0,125
N0 = 63,9 ≈ 64
Kimia Kelas XII
71
11. Jawaban: b Dianggap massa awal radioaktif = 100%.
Nt = N0
= 100%
= 100%
= 100%
13. Jawaban: c
Nt =
·
=
12. Jawaban: d Persamaan reaksi transmutasi inti: 239 Pu + 42α → xyAm + 11p + 210n 94 y = nomor massa reaktan – nomor massa produk = (239 + 4) – (1 + 2) = 240 x = nomor atom reaktan – nomor atom produk = (94 + 2) – (1 + 0) = 95 Am Notasi Am = 240 95 Jadi, harga y = 240 dan harga x = 95.
Nt =
Nt = N0
2 = 16 ·
Jadi, sisa unsur radioaktif tersebut sebesar 0,0625 atau 6,25%.
N0
17. Jawaban: d
=
=
3=
= = 20 hari
18. Jawaban: e Reaksi fisi adalah reaksi inti yang bersifat pemecahan sebuah inti berat menjadi dua atau lebih inti yang lebih ringan disertai pemancaran energi dan partikel elementer. 19. Jawaban: c
≈
= 0,125
Sisa unsur radioaktif = × bagian semula
Jadi, % Nt setelah 2 tahun sebesar 12,5%.
1 gram = × 16 gram
14. Jawaban: c 31 1 32 15P + 0n → 15P Inti P bertambah 1 neutron 32 32 0 15P → 16S + –1 β Bandingkan 15P dengan 32 15P Pada P, proton = 15 neutron = 16 Pada S, proton = 16 neutron = 16 Jadi, proton bertambah satu. 15. Jawaban: b 232 Th → 208 Pb + n 24α + m –10β 90 82 208 + 4n = 232 4n = 24 n=6 82 + 2n – m = 90 82 + 12 – m = 90 m=4 Jumlah partikel alfa dan beta yang dipancarkan = 6α dan 4β. 16. Jawaban: a Isotop merupakan nuklida dengan jumlah proton (nomor atom) sama, tetapi jumlah neutron (nomor massa) berbeda. Contoh: 16 O, 178O, 188O 8
Unsur-Unsur Radioaktif
n=4
=4
*
=4
t = 4 × 5 = 20 hari 20. Jawaban: e Penulisan persamaan reaksi inti secara singkat, inti yang ditembak ditulis di sebelah kiri tanda kurung. Inti yang dihasilkan ditulis di sebelah kanan tanda kurung. Partikel atomer penembak ditulis terlebih dahulu diikuti dengan partikel yang dipancarkan di dalam tanda kurung. 21. Jawaban: d
n = = =8
Sisa unsur radioaktif
= × bagian semula
72
=
= × 40 gram
= 0,15625 gram 22. Jawaban: c
Sisa unsur radioaktif = × bagian semula
3,125 = × 50
=
= =
n= =4
t = 4 × = 4x
23. Jawaban: d Perbedaan konsentrasi pancaran sinar radioaktif antara bagian hulu dan hilir sungai dapat digunakan untuk menentukan debit air. 24. Jawaban: a Menentukan mekanisme reaksi esterifikasi merupakan penggunaan radioaktif dalam bidang kimia. 25. Jawaban: d Radioisotop O-18 digunakan untuk menentukan mekanisme reaksi esterifikasi. Oksigen yang terdapat pada gugus OH dalam senyawa alkohol diberi tanda R′ – *OH kemudian direaksikan dengan asam karboksilat. Jika hasil reaksi yang diperiksa merupakan ester yang bersifat radioaktif, berarti atom oksigen yang membentuk air berasal dari asam karboksilat. O O B B H+ R–C + R′– *OH → R – C +H O Z Z*OR′ 2 OH 26. Jawaban: c Co-60 adalah sumber radiasi gamma sehingga dapat digunakan untuk terapi tumor dan kanker. Hal ini dikarenakan radiasi gamma mempunyai daya tembus sangat besar sehingga dapat membunuh sel-sel kanker. 27. Jawaban: d Sinar radiasi dapat digunakan sebagai sumber radiasi. Radiasi ini bersifat merusak sehingga dapat menimbulkan perubahan metabolisme sel.
28. Jawaban: a Radioisotop digunakan di bidang biologi untuk meneliti gerakan air di dalam batang, mengetahui ATP sebagai penyimpan energi dalam tubuh, dan menentukan kecepatan pembentukan senyawa pada proses fotosintesis. Sementara itu, salah satu kegunaan radioisotop dalam bidang pertanian yaitu untuk mengamati pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Salah satu kegunaan radioisotop dalam bidang Kimia yaitu untuk menentukan mekanisme reaksi esterifikasi. 29. Jawaban: d Kecepatan pembentukan senyawa pada proses fotosintesis dapat dirunut dengan 14C. Sementara itu, 37C digunakan untuk mengetahui tempat pemupukan yang tepat, 45Ca dan 35S digunakan untuk mengamati pertumbuhan dan perkembangan tanaman, sedangkan 3H digunakan untuk mengukur produksi asam lemak dalam usus besar. 30. Jawaban: c Radioisotop yang dihasilkan oleh reaktor Triga Mark antara lain 131I, 99mTc, 32P, 42K, 24Na, 82Br, dan 32 S. B.
Uraian
1. a.
Uranium
→
Molibdenum → Neutron b. c.
→
Timah putih → 235 U + 10n → 92
235 U 92 103 Mo 42 1 0n 131 Sn 50 103 Mo + 131 Sn 42 50
+ 2 10n
Jenis reaksi adalah reaksi fisi, yaitu pembelahan inti atom menjadi dua inti baru.
2. Reaksi penembakan dengan partikel ringan dilakukan menggunakan partikel alfa, proton, neutron, dan deutron. 4 30 1 Contoh: 27 13Al + 2He → 15P + 0n Reaksi penembakan dengan partikel berat dilakukan menggunakan karbon -12 (12C), nitrogen14 (14N), dan oksigen-16 (16O). 12 204 1 Contoh: 197 79Au + 6C → 85At + 5 0n 3. Pita kestabilan adalah tempat kedudukan isotopisotop stabil dalam peta isotop. Cara isotop radioaktif berikut ini menuju ke pita kestabilan: a. isotop radioaktif yang terletak di tepi atas kanan pita kestabilan mencapai keadaan stabil dengan memancarkan sinar alfa;
Kimia Kelas XII
73
b.
isotop radioaktif yang terletak di atas pita
c.
kestabilan (mempunyai harga lebih besar dari isotop stabilnya) mencapai keadaan stabil dengan memancarkan sinar beta; serta isotop radioaktif yang terletak di bawah pita
kestabilan (mempunyai harga
lebih kecil
dari isotop stabilnya) mencapai keadaan stabil dengan memancarkan positron. 4. a.
Isotop 219F mempunyai 9 proton dan 12 neutron 21 F 9 21 9F
b.
→ →
Isotop 9 neutron 20 Na 11 20 11Na
c.
21 X + –10β 10 21 0 10Ne + –1 β 20 Na mempunyai 11
→ →
→ →
11 proton dan
16 X + 24α 9 16 4 9F + 2 α
55 X + +10e 26 55 0 26Fe + +1 e
5. Deret peluruhan radioaktif terbagi atas 4 macam sebagai berikut. a. Deret Torium Deret ini diawali dari 232 Th dan berakhir 90 dengan 208 Pb. Kelipatan nomor massa unsur 82 yang terbentuk A = 4n. b. Deret Uranium Deret tersebut dimulai dari 238 U dan berakhir 92 dengan 206 Pb. Kelipatan nomor massa unsur 82 yang terbentuk A = 4n + 2. c. Deret Aktinium Deret ini diawali dari 235 Ac dan berakhir 92 dengan 207 Pb. Kelipatan nomor massa unsur 82 yang terbentuk A = 4n + 3. d. Deret Neptunium Deret ini diawali dari 237 Np dan berakhir 93 dengan 209 Bi. Kelipatan nomor massa unsur 83 yang terbentuk A = 4n + 1. 6.
= λ = ""− −
= 6,9 × 1012 s Dalam satuan tahun menjadi 2,2 × 105 tahun.
74
Unsur-Unsur Radioaktif
t
= 20 tahun = 80 tahun
n = = = 4
Banyak zat sisa dapat dihitung dengan persamaan:
Nt = N0
= 32
Isotop 55 Co mempunyai 27 proton dan 28 27 elektron 55 Co 27 55 27Co
7.
= 32 = 2 gram Jadi, sisa zat itu setelah 80 tahun adalah 2 gram. 8. Teknik gauging merupakan pemanfaatan radiasi untuk memantau kualitas produk industri secara terus-menerus, cepat, dan tepat. Teknik ini diterapkan untuk mendeteksi isi cairan dalam kemasan kaleng minuman. Melalui teknik ini diperoleh volume kaleng yang seragam pada setiap kemasan secara tepat, akurat, dan cepat sehingga tidak terjadi pemborosan. 9. Nt = 2 gram N0 = 32 gram
Nt = N0
2 = 32
=
= =
n=4 Waktu paruh isotop radioaktif dapat dihitung dengan persamaan:
n =
4 =
b.
=
= 50 hari
c.
Jadi, waktu paruh isotop radioaktif tersebut adalah 50 hari. 10. Zat radioaktif dapat mengakibatkan dampak negatif sebagai berikut. a. Umur manusia menjadi lebih pendek karena rusaknya jaringan sel tubuh dan menurunnya kekebalan tubuh.
d.
Penyakit leukemia karena mengakibatkan pembelahan sel darah putih. Kemandulan dan mutasi genetik pada keturunannya apabila mengenai kelenjar kelamin. Kerusakan somatis berbentuk lokal dengan tanda kerusakan kulit, kerusakan sel pembentuk sel darah, kerusakan sistem saraf, ataupun kerontokan rambut.
Kimia Kelas XII
75
A.
Pilihan Ganda
∆Tb = Kb ×
1. Jawaban: c ∆Tf = 0 – (–0,74) = 0,74°C p = 2,5 L = 2.500 ml K f = 1,86 g gula = . . . (Mr gula = 342) ∆Tf = m – Kf = g =
0,026 = 0,52 ×
= 340 gram
→ Mr =
⋅ ⋅ π⋅#
=
× ×
×
= 72 3. Jawaban: a Larutan 1) dan 2) mempunyai titik beku yang sama, karena kedua larutan merupakan larutan elektrolit yang molalitasnya sama. 4. Jawaban: c Xglukosa = =
=
* +
+ *
( ) ( )+( )
= + = ∆P = Xt · P0 =
× 30,6 = 0,6
Plarutan = P0 – ∆P = 30,6 – 0,6 = 30 mmHg 5. Jawaban: b Mula-mula dicari titik didih larutan. ∆Tb = 100,026°C – 100°C = 0,026°C
76
∆Tf =
×
π = #× R × T ⋅ ⋅ ⋅ #
Ulangan Akhir Semester 1
×
6. Jawaban: e MgCl2; n = 3 ∆T f = (0 – (–0,558))°C = 0,558°C
2. Jawaban: c π = M × R × T
π =
×
Mr = 342 J/mol
× × 1,86
× × ×
× Kf × i
0,558 = × × 1,86 × {1 + (3 – 1)α} 1 + 2α = 1,2 2α = 0,2 α = 0,1 7. Jawaban: c ∆Tb = 100,13°C – 100°C = 0,13°C ∆Tb = m · Kb 0,13 = m × 0,52
m = = 0,25 m ∆Tf = m · Kf = 0,25 × 1,86 = 0,46 Jadi, larutan tersebut membeku pada suhu = (0 – 0,46)°C = –0,46°C. 8. Jawaban: b Ketika seng dioksidasi, seng akan melepaskan dua elektron. Seng yang dioksidasi akan mengalami kenaikan bilangan oksidasi dari 0 menjadi +2. 9. Jawaban: d Reduksi terjadi pada Zn2+(aq) → Zn(s). Zn2+ mengalami penurunan bilangan oksidasi dari +2 menjadi 0. Jadi, Zn2+ mengalami reduksi. 10. Jawaban: c Ketika gas klorin dimasukkan ke dalam larutan KI maka akan dibebaskan gas iodin berwarna cokelat, KI mengalami oksidasi dan klorin mengalami reduksi sehingga bertindak sebagai oksidator.
Reaksi yang terjadi sebagai berikut. 2KI(aq) + Cl2(g) → 2KCl(aq) + I2(g) +1–1
0
+1–1
0
oksidasi reduksi
11. Jawaban: b Reaksi tersebut terbentuk dari persamaan redoks berikut. Mg → Mg2+ + 2e– 2H+ + 2e– → H2 ––––––––––––––––––– + Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 Berdasarkan persamaan reaksi tersebut, Mg mengalami oksidasi karena melepaskan dua elektron. 12. Jawaban: e Esel berharga + → reaksi berlangsung Fe(s) + Ag+(aq) → Fe2+(aq) + Ag(s) Esel = q _ + q$_ $ = 0,44 + 0,80 = +1,24 volt 13. Jawaban: d Dalam sel kering: a. Zn di katode mengalami oksidasi menjadi ion Zn2+ dengan melepas 2 elektron. Reaksinya: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– b. Amonium klorida tereduksi menjadi amonia dan air di katode. Reaksi yang terjadi: 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e– → Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O( ) 14. Jawaban: c Reaksi elektrolisis larutan KNO3 dengan elektrode karbon sebagai berikut. KNO3(aq) → K+(aq) + NO3–(aq) Katode : 2H2O( ) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g) Anode : 2H2O( ) → 4H+(aq) + 4e– + O2(g) Jadi, pada katode terbentuk gas hidrogen dan pada anode terbentuk gas oksigen. 15. Jawaban: b Misal rumus garam: MnxOy Reaksi elektrolisis MnxOy menghasilkan mangan di katode sehingga ion mangan tidak mungkin Mn2+. Hal ini karena reaksi elektrolisis larutan yang mengandung Mn2+ pada katode yang mengalami reduksi berupa air. 2H2O + 2e– → 2OH– + H2 Jadi, garam mangan tidak mungkin MnCl2 atau MnO. Mn×Oy(aq) → xMny+(aq) + yOx–(aq) Katode: Mny+(aq) + ye– → Mn(s) 0,06 mol
0,02 mol
Perbandingan mol e– : mol Mn = 0,06 : 0,02 = 3 : 1 3+ Jadi, y = 3(Mn ) Garam yang mengandung Mn3+ adalah MnCl3. Garam MnO2 mengandung ion Mn4+, sedangkan KMnO4 mengandung ion Mn7+. 16. Jawaban: b Reduksi : MnO–4 + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O × 1 Oksidasi : Fe2+ → Fe 3+ + e– × 5 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– MnO4– + 8H+ + 5Fe2+ → Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+ 17. Jawaban: c AgNO3 → Ag+ + NO–3 Katode : Ag+ + e– → Ag Anode : 2H2O → 4H+ + O2 + 4e– 18. Jawaban: d
F = = = 0,1 Faraday Reaksi elektrolisis: AgNO3 → Ag+ + NO–3 Katode : Ag+ + e– → Ag Anode : 2H2O → 4H+ + 4e– + O2
H+ = × 0,1 mol = 0,1 mol [H+] =
= 0,1 M
[H+]
pH = –log = –log 10–1 = 1 19. Jawaban: c eAg = = 108 ⋅*⋅
W = =
× ×
= 10,8 gram
20. Jawaban: e Agar besi tidak cepat berkarat (mengalami korosi), perlu dijaga agar besi tidak mudah mengalami oksidasi. Hal ini dapat dilakukan dengan cara menghubungkan besi dengan logam yang lebih mudah mengalami oksidasi (E°-nya negatif). Dari logam di atas yang paling mudah mengalami oksidasi adalah logam Mg (E° paling negatif). 21. Jawaban: d
CuSO4 → Cu2+ + SO42+ Katode (–) : Cu2+ + 2e– + Cu Anode (+) : Cu → Cu2+ + 2e–
22. Jawaban: c Dalam sel volta: 1) Logam yang memiliki E° lebih kecil (lebih negatif) berfungsi sebagai anode → Zn sebagai anode dan Ag sebagai katode. 2) E° sel = E° katode – E° anode = +0,80 – (–0,74) = 1,54 volt
Kimia Kelas XII
77
3)
Reaksinya: 2Ag+(aq) + Zn(s) → Zn2+(aq) + 2Ag(s)
23. Jawaban: d Logam alkali dari litium ke sesium memiliki jarijari atom yang semakin besar. Jadi, logam alkali yang memiliki jari-jari atom terbesar adalah sesium (Cs). 24. Jawaban: d Reaksi logam Na dengan air sebagai berikut. Na(s) + H2O( ) → NaOH(aq) + H2(g) Reaksi di atas menghasilkan larutan NaOH. 1) Gas yang ditimbulkan adalah gas H2. 2) Adanya nyala dan letupan disebabkan logam Na bersifat reaktif. 3) Perubahan warna air menjadi merah disebabkan tetesan phenolphtalein yang berfungsi sebagai indikator. 25. Jawaban: d MgSO4.7H2O digunakan sebagai obat pencahar yang dikenal dengan nama garam epsom atau garam inggris. 26. Jawaban: e Bilangan oksidasi (x) halogen dalam senyawasenyawa berikut. HClO4 → (+1) + (x) + 4(–2) = 0 → x = +7 HBrO3 → (+1) + (x) + 3(–2) = 0 → x = +5 HClO2 → (+1) + (x) + 2(–2) = 0 → x = +3 27. Jawaban: b Pembuatan logam alkali secara elektrolisis: MCl( ) → M+( ) + Cl–( ) Katode : M+( ) + e– → M( ) Anode : 2Cl–( ) → Cl2(g) + 2e– Jadi, pernyataan yang tepat sebagai berikut. 1) Logam alkali dibuat dari elektrolisis lelehan atau leburan garam kloridanya. 2) Terjadi reaksi reduksi pada ion logam alkali di katode. 3) Logam alkali padat terbentuk di katode. 28. Jawaban: a Unsur-unsur dalam golongan IA dari atas ke bawah semakin reaktif dengan air, jari-jari atom semakin besar, keelektronegatifan semakin kecil, dan titik leleh semakin rendah. Logam Li hingga Rb berwujud padat, sedangkan Cs berwujud cair, tetapi massa jenisnya dari atas ke bawah semakin besar. 29. Jawaban: c Sifat paramagnetik dimiliki oleh atom yang mempunyai elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya. Jadi, sifat paramagnetik ditentukan oleh jumlah elektron yang tidak berpasangan (elektron tunggal). Pada unsur transisi jumlah elektron tunggalnya dapat dilihat pada orbital d-nya. 78
Ulangan Akhir Semester 1
30. Jawaban: c Sifat-sifat unsur dalam golongan halogen sebagai berikut. 1) Semua senyawa garamnya larut dalam air. 2) Semua unsurnya berwujud gas. 3) Dari atas ke bawah titik leleh dan titik didihnya semakin besar. 4) Bereaksi dengan hidrogen menghasilkan larutan bersifat asam atau pH < 7. 5) Reaksi klorin dengan serat besi menghasilkan besi(II) klorida Cl2 + Fe → FeCl2 6) Dari atas ke bawah sifat oksidator semakin lemah. 31. Jawaban: a 1) 2) 3)
Al + 3KOH → K3AlO3 + H2 2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
32. Jawaban: b Alotrop adalah perubahan bentuk kristal terhadap suhu atau tekanan. 33. Jawaban: d Sifat unsur periode ketiga dari kiri ke kanan yaitu jari-jari atom semakin kecil, energi ionisasi semakin besar, elektronegativitas semakin besar, titik leleh dan titik didih tidak menunjukkan keteraturan. 34. Jawaban: c Pengolahan bijih bauksit menjadi logam aluminium terdiri atas dua tahap yaitu pemurnian Al2O3 dan elektrolisis leburan Al2O3. 35. Jawaban: b Muatan ion kompleks = muatan atom pusat + muatan ligan = (+3) + (4 × 0) + (2 × (–1)) = +1 36. Jawaban: e Senyawa kompleks jika dilarutkan dalam air, ion kompleks akan tetap berupa satu spesies ion. Na3[Cr(NO2)6] → 3Na+ + [Cr(NO2)6]3– 37. Jawaban: d Jumlah proton menunjukkan nomor atom. Unsurunsur F, G, H menggambarkan unsur-unsur dalam periode 3, karena nomor atomnya 11, 13, dan 16. Unsur-unsur dalam periode mempunyai sifat-sifat sebagai berikut. 1) Jari-jari atom menurun dari F, G, ke H. 2) Keelektronegatifan meningkat dari F, G, ke H. 3) Massa jenis meningkat dari F ke G, kemudian ke H menurun. 4) Titik didih G > F > H.
5)
Oksida H bersifat asam, oksida G bersifat amfoter, dan oksida F bersifat asam.
38. Jawaban: d Logam transisi dapat membentuk senyawa berwarna, bertindak sebagai katalis, mempunyai biloks lebih dari satu, dan membentuk ion-ion kompleks. 39. Jawaban: b Warna ion-ion logam transisi sebagai berikut. Fe2+ : hijau Cr2O72– : jingga MnO4– : ungu Co2+ : merah muda 40. Jawaban: a Unsur X memiliki dua jenis bilangan oksidasi yaitu +1 dan +2. Unsur X dengan bilangan oksidasi +1 terdapat dalam senyawa X2O, sedangkan unsur X dengan bilangan oksidasi +2 terdapat dalam senyawa XO. Unsur-unsur yang memiliki jenis bilangan oksidasi lebih dari satu merupakan salah satu ciri unsur transisi. Dengan demikian unsur X termasuk unsur transisi. B.
Uraian
1. NaOH adalah elektrolit kuat (α = 1) dengan jumlah ion n = 2, jadi i = n. ∆Tb = Kb ·
100,2 – 100 = 0,5 × 0,2 = 0,5 ·
(1 + α(n Z × × 2 Z · 4
×
– 1))
x = = 4 gram 2. a = 2 gram p = 100 gram Tb = 100,312°C Kb = 0,52°C mol–1 asam berbasa dua = H2X H2X 2H+ + X2– n = 3 ∆Tb = {1 + (n – 1)α}m × Kb (Tb – 100) = {1 + (3 – 1) × 1} (100,312 – 100) = 3 ×
4. Penyetaraan redoks dengan metode setengah reaksi. 1) Oksidasi: H2C2O4 → CO2 (jumlah atom C disamakan) H2C2O4 → 2CO2 Reduksi: MnO4– → Mn2+ (kanan kurang 4 atom O) 2) Oksidasi: H2C2O4 → 2CO2 + 2H+ (kanan ditambah 2H+) Reduksi: MnO4– + 8H+ → Mn2+ + 4H2O (kanan ditambah 4H2O, kiri ditambah 8H+) 3) Oksidasi: H 2 C 2 O 4 → 2CO 2 + 2H + + 2e – (muatan disamakan) Reduksi: MnO4– + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O 4) Oksidasi: 5H2C2O4 → 10CO2 + 10H+ + 10e– (elektron disamakan) Reduksi: 2MnO4– + 16H+ + 10e– → 2Mn2+ + 8H2O ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks: 2MnO4– + 6H+ + 5H2C2O4 → 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2 Nilai a, b, c, d, e, dan f berturut-turut yaitu 2, 6, 5, 2, 8, dan 10. 5. Cu2+ + 2e– → Cu Ag+ + 1e– → Ag
Berat ekivalen Cu = = 32 Berat ekivalen Ag =
= 108
Karena kondisi percobaan sama, berlaku:
× × 0,52
× 10 × 0,52
0,312 Mr = 31,2 Mr = 100 Jadi, berat molekul asam tersebut adalah 100. 3. Cr3+ + 3e– → Cr Cu2+ + 2e– → Cu
Reaksi redoks yang terjadi dalam sel: 2Cr → 2Cr3+ + 6e– E° = +0,6 V 2Cu2+ + 6e– → 3Cu E° = +0,34 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2Cr + 3Cu2+ → 2Cr3+ + 3Cu E° = +0,94 V
E° = –0,6 V E° = +0,34V
=
= . . .
di mana: w = berat zat yang diendapakan e = berat ekuivalen sehingga: ! !
$
= $ =
$
→ wAg = 8,4 gram
Jadi, berat perak yang diendapkan adalah 8,4 gram.
Kimia Kelas XII
79
b.
6. Reaksi I : Al + Ni2+ → Al3+ + Ni E° = x V ×3 Katode (reduksi) : Ni2+ + 2e– → Ni Anode (oksidasi) : Al → Al3+ + 3e– E° = y V ×2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 3Ni2+ + 2Al → 3Ni + 2Al 3+ E° = +1,41 V
Persamaan I = x + y = 1,41 Reaksi II : Ni + Br2 → Ni2+ + Br– Katode (reduksi) : Br2 + 2e– → 2Br– E° = z V E° = –x V Anode (oksidasi) : Ni → Ni2+ + 2e– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : Br2 + Ni → 2Br– + Ni2+ E° = +1,32 V
Persamaan II = z – x = 1,32 Reaksi III : Al + Br2 → Al3+ + Br E° = z V ×3 Katode (reduksi) : Br2 + 2e– → 2Br– E° = y V ×2 Anode (oksidasi) : Al → Al3+ + 3e– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 3Br2 + 2Al → 6Br– + 2Al3+ E° = (z + y) V
Persamaan I x + z = 1,41 y = 1,41 – x Persamaan II z – x = 1,32 z = 1,32 + x z + y = (1, 32 + x) + (1,41 – x) = 1,32 + 1,41 = 2,73 volt Jadi, potensial elektrode untuk rangkaian Al | Al3+ || Br2 | Br yaitu 2,73 volt. 7. a. b. c.
[Ni(CN)2(NO2)2]2– Ion dinitro disiano nikelat(II) [Fe(NH3)4(H2O)(OH)]+ Ion tetraamina monoaquo hidrokso besi(I) [Cr(NH3)4Cl2]+ Ion tetraamin dikloro krom(III)
8. Sifat-sifat fisika pada halogen sebagai berikut. a. Struktur halogen Halogen terdapat sebagai molekul diatomik. Kestabilan molekul akan berkurang dari F2 ke I2. Pada pemanasan, molekul halogen akan mengalami disosiasi menjadi atomatomnya.
80
Ulangan Akhir Semester 1
c.
d.
Wujud halogen Molekul halogen bersifat nonpolar. Pada suhu kamar, fluorin dan klorin berupa gas, bromin berupa zat cair yang mudah menguap, dan iodin berupa zat padat yang mudah menyublim. Kelarutan Kelarutan halogen dalam air berkurang dari fluorin ke iodin. Halogen lebih mudah larut dalam pelarut nonpolar seperti CCl4 dan CHCl3. Warna dan bau Fluorin berwarna kuning muda, klorin berwarna hijau, bromin berwarna merah tua, iodin padat berwarna hitam, dan uap iodin berwarna ungu. Semua halogen berbau rangsang dan menusuk.
9. Sifat-sifat keperiodikan unsur-unsur periode tiga sebagai berikut. a. Jari-jari atom, dari kiri ke kanan semakin kecil, meskipun kulit elektron sama-sama tiga. b. Energi ionisasi, dari kiri ke kanan semakin besar. c. Keelektronegatifan, dari kiri ke kanan semakin besar. d. Titik didih dan titik leleh silikon paling tinggi di antara unsur-unsur pada periode tiga karena atom-atom Si mampu membentuk jaringan tiga dimensi menggunakan empat buah ikatan kovalen. Titik leleh fosfor paling rendah karena atomatom P tersusun secara molekular. 10. Sterilisasi dingin adalah sterilisasi dengan cara radiasi. Sterilisasi dengan cara ini tidak mengakibatkan perubahan suhu yang berarti. Beberapa keuntungan sterilisasi dingin sebagai berikut. a. Pelaksanaan dan pengawasannya mudah. b. Hemat energi. c. Alat atau bahan yang peka terhadap pemanasan dapat disterilkan dengan aman. d. Alat atau bahan dalam kemasan dapat disterilkan tanpa membuka kemasan. e. Alat atau bahan tidak terkontaminasi dengan zat-zat radioaktif.
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi 4. Memahami senyawa organik dan reaksinya, benzena dan turunannya, dan makromolekul.
4.3
Kompetensi Dasar
Nilai
Mendeskripsikan struktur, cara penulisan, tata nama, sifat, kegunaan, dan identifikasi senyawa karbon (haloalkana, alkanol, alkoksi alkana, alkanal, alkanon, alkanoat, dan alkil alkanoat).
Komunikatif
Indikator Mengingatkan orang-orang sekitar agar tidak mengonsumsi minuman beralkohol.
Pada bab ini akan dipelajari: Karakteristik dan Kegunaan Senyawa Turunan Alkana
Senyawa Turunan Alkana
Menjelaskan karakteristik senyawa turunan alkana dan kegunaannya
• • • • •
Mengidentifikasi gugus fungsi senyawa turunan alkana Menuliskan struktur dan nama senyawa turunan alkana berdasarkan gugus fungsinya Menentukan isomer-isomer senyawa turunan alkana Menjelaskan sifat-sifat fisik senyawa turunan alkana Mendeskripsikan kegunaan senyawa turunan alkana
Siswa mampu menjelaskan berbagai ciri-ciri yang menjadi karakteristik senyawa turunan alkana berikut kegunaannya
Kimia Kelas XII
81
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: e Butanal merupakan senyawa karbon dengan gugus fungsi aldehida. Rumus molekul butanal adalah C3H7CHO. Gugus fungsi aldehid adalah O // –C–H 2. Jawaban: c Senyawa amida mempunyai gugus fungsi: O // –C \ NH2 Rumus struktur yang memenuhi: O // CH3 – CH2 – C \ NH2 3. Jawaban: e Alkohol sekunder adalah alkohol yang gugus – OH – nya terletak pada atom C sekunder. Contoh senyawa alkohol sekunder yaitu 2p e n t a n o l , 3-pentanol, 2-metil-5-pentanol, dan 3-metil-2pentanol. Senyawa 3-metil-3-pentanol termasuk alkohol tersier, karena gugus –OH terletak pada atom tersier. OH | CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 (3-metil-3-pentanol) | CH3 4. Jawaban: b Senyawa tersebut merupakan alkohol yang mempunyai gugus fungsi –OH. Sifat-sifat alkohol sebagai berikut. 1) Alkohol mempunyai titik didih relatif tinggi dan lebih tinggi daripada eter karena adanya ikatan hidrogen. 2) Alkohol bereaksi dengan logam natrium menghasilkan natrium alkanolat dan gas H2. 3) Alkohol mudah larut dalam air dalam semua perbandingan. 4) Alkohol bereaksi dengan hidrogen halida, seperti HBr dan menghasilkan senyawa haloalkana (mengandung halogen, misal
82
Senyawa Turunan Alkana
5)
brom) dan air. Pada reaksi oksidasi alkohol primer akan terbentuk aldehid dan selanjutnya terbentuk asam karboksilat.
5. Jawaban: c 1-butanol: CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – OH alkohol mengandung gugus fungsi –OH. Gugus –OH berisomer fungsi dengan eter (–O–). Isomer yang mungkin: CH3 – CH2 – O – OH2 – CH3 atau dietil eter. 6. Jawaban: b CH3 – CH – O – CH2 – CH3 | CH3 Nama struktur di atas adalah 2-etoksi-propana (IUPAC) atau etil isopropil eter (Trivial) karena rantai induk mengandung gugus O sehingga merupakan senyawa eter (alkoksi alkana). Pada senyawa tersebut terdapat dua jenis alkana, yaitu etana dan propana. Etana mengikat gugus –O di atom C nomor 2 sehingga dinamakan 2-etoksi. Jadi, nama struktur tersebut 2-etoksi propana. 7. Jawaban: a Oleh karena semua pilihan mempunyai 3 atom C maka dicari yang mempunyai gugus keton: O || CH3 – C – CH3 = CH3COCH3 8. Jawaban: b Asam propionat merupakan asam alkanoat, sedangkan etanol merupakan senyawa alkohol/ alkanol. Reaksi antara senyawa alkanoat dengan senyawa alkanol akan menghasilkan senyawa ester atau alkil alkanoat. Persamaan reaksinya dapat ditulis sebagai berikut. O || CH3 – CH2 – C – OH + CH3 – CH2 – OH → Asam propionat
Etanol
O || CH3 – CH2 – C – O – CH2 – CH3 + H2O Ester
C 2 H 5 COOC 2 H 5 adalah senyawa ester yang bernama etil propanoat. 9. Jawaban: e Senyawa tersebut termasuk alkanal. Rantai terpanjang terdiri atas 4 atom karbon (butanal). Terdapat dua gugus –CH3 (metil) pada atom C
nomor 2 dan 3. Dengan demikian, nama senyawa tersebut adalah 2,3-dimetil butanal. 10. Jawaban: d Struktur 1), 2), dan 3) berisomer posisi. Demikian pula struktur 4) dan 5). Sementara itu, struktur 1), 2), dan 3) dengan struktur 4) dan 5) berisomer kerangka. Jadi, yang menunjukkan isomer kerangka adalah nomor 3) dan 4).
c.
d.
B. Uraian 1. a.
b.
c.
d.
Gugus fungsi yang dapat bereaksi dengan HI adalah eter dalam reaksi substitusi. Gugus fungsi alkoksialkana atau eter: – O – Gugus fungsi yang bereaksi dengan haloform adalah keton dalam reaksi halogenasi. O // Gugus fungsi Alkanon: – C – Gugus fungsi yang bereaksi dengan Benedict adalah aldehid dalam reaksi oksidasi. O // Gugus fungsi alkanal/aldehida: – C \ H Gugus fungsi yang bereaksi dengan Na adalah alkohol. Gugus fungsi Alkohol/alkanol: – OH
2. a. b. c. d.
eter atau alkoksi alkana ester amida alkahol atau alkanol
3. a.
C2H5 | CH3 – CH – CH – CH – CH2 – CH3 | | C2H5 OH 3-etil-5-metil-4-heptanol
b.
CH3 – CH – CH2 – CH – O – C2H5 | | CH3 C2H5 3-etoksi-5-metil heksana
e.
f.
O B CH3 – CH2 – CH2 – CH – C | V H CH – CH3 | CH3 2-isopropil pentanal O || CH3 – CH – C – CH – CH3 | | C2H5 CH3 2,4-dimetil-3-heksanon CH3 – CH2 – CH – CH – COOH | | CH3 OH 2-hidroksi-3-metil pentanoat O || CH3 – CH2 – CH2 – C – O – CH3 metil butanoat
*< * → CH3 – CH2 – CH == O 4. CH3 – CH2 – CH2– OH
1-propanol
propanal
OH O | || *< * CH3 – CH – CH3→ CH3 – C – CH3 2-propanol
propanon
OH | *< * CH3 – C – CH3→ tidak bereaksi | CH3 2-metil-2-propanol
5. Senyawa keton yang paling penting adalah aseton yang berwujud cair, tidak berwarna, berbau harum, dan dapat larut sempurna dalam air. Kegunaan aseton sebagai berikut. a. Pelarut senyawa-senyawa organik. b. Bahan baku pembuatan senyawa organik lain. c. Bahan antiledakan pada penyimpanan gas asetilen.
Kimia Kelas XII
83
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: e Rumus umum senyawa ester adalah R-COO–R′. Dengan demikian, rumus senyawa ester adalah CH 3CH 2 COOCH 3 . Strukturnya digambarkan sebagai berikut. O // CH3 – CH2 – C \ OCH3 2. Jawaban: d Senyawa yang tidak mempunyai struktur O // C4H9 – C – OH adalah 2-metil propanoat. Asam 2-metil propanoat merupakan isomer struktur dari asam butanoat dengan struktur C3H7COOH. O // CH3 – CH – C – OH | CH3 3. Jawaban: a Pada suhu kamar keton suku pertama sampai kelima berwujud cair sedangkan suku-suku yang lebih tinggi berwujud zat padat. Oleh karena itu, propanon berwujud cair pada suhu kamar.
Sementara itu, struktur a bernama 2-etoksi butana, struktur b bernama 2-etoksi isobutana, struktur d bernama 2-etoksi butana, dan struktur e bernama 2-etoksi etana. 8. Jawaban: b a.
b.
6. Jawaban: c Golongan yang mempunyai rumus molekul sama berarti merupakan pasangan isomer fungsi, yaitu alkanol dan alkoksialkana. 7. Jawaban: c Rumus struktur 2-etoksi propana sebagai berikut. H3C – CH – O – CH2 – CH3 | CH3
84
Senyawa Turunan Alkana
isomer posisi
▲
Isomer fungsi dengan rumus senyawa C4H8O
c.
d.
4. Jawaban: b Keduanya mempunyai rumus molekul yang sama, tetapi letak gugus –OH berlainan sehingga termasuk isomer posisi. 5. Jawaban: e Alkohol merupakan isomer eter (alkoksi alkana) karena antara eter dan alkohol mempunyak rumus molekul sama namun rumus strukturnya berbeda. Di samping itu, alkohol dan eter mempunyai gugus fungsional yang berbeda sehingga dikatakan alkohol berisomer fungsi dengan eter.
CH3 – CH2 – CH2 – OH = 1-propanol CH3 – CH – CH3 = 2-propanol | OH O B CH3 – CH2 – CH2 – C = butanal V H O || CH3 – CH2 – C – CH3 = butanon O ll CH3 – C – CH3 = propanon O B CH3 – CH2 – C = asam propanoat V OH CH3 – CH2 – O – CH3 = metoksi etana O ll CH3 – C – OCH3 = metil etanoat
bukan isomer
bukan isomer
O B e.
CH3 – CH2 – CH2 – C V
= asam butanoat OH
O B CH3 – CH – C = asam 2-metil propanoat l V ▲ CH3 OH isomer kerangka
9. Jawaban: b Isomer posisi adalah isomer zat-zat yang segolongan, tetapi letak gugus fungsinya berbeda. Isomer posisi dari 1-butanol adalah 2-butanol. Rumus strukturnya sebagai berikut. CH3 – CH2 – CH2 – CH2OH 1-butanol
menjadi CH3 – CH2 – CH – CH3 | OH 2-butanol
10. Jawaban: c RCOOH + NaOH → RCOONa + H2O mol NaOH = volume NaOH × M NaOH
= L × 0,50 M = 0,05 mol mol RCOOH = mol NaOH mol RCOOH = 0,05 mol Mr RCOOH =
!?
!?
= = 74 Asam tersebut adalah asam propanoat (C3H6O2). Mr asam asetat (C2H4O2) = 60 Mr asam butanoat (C4H8O2) = 88 Mr asam pentanoat (C5H10O2) = 102 Mr asam heksanoat (C6H12O2) = 116 11. Jawaban: b Pentanal mempunyai empat isomer. Keempat isomer tersebut sebagai berikut. a. n-pentanal b. 2-metil butanal c. 3-metil butanal d. 2,2-dimetil propanal 12. Jawaban: b Isomer ester yang tidak memiliki 4 atom C adalah etil metanoat. Etil metanoat merupakan ester dengan 3 atom C. O // H – C – O – CH2 – CH3 13. Jawaban: e Senyawa C3H7OH merupakan senyawa alkohol. Alkohol berisomer fungsi dengan eter. Salah satu isomer fungsi C3H7OH adalah C2H5 – O – CH3 yang mempunyai nama etil metil eter. 14. Jawaban: c Eter majemuk adalah suatu eter yang mempunyai gugus R tidak sama dengan R′. Senyawa yang tidak termasuk eter majemuk adalah C3H7 – O – C3H7. 15. Jawaban: b Alkohol yang dapat menghasilkan keton saat dioksidasi adalah alkohol sekunder. Alkohol sekunder adalah alkohol yang mengikat gugus –OH pada atom 5 sekunder, misal CH3CH(OH)CH2CH3.
16. Jawaban: a Polialkohol yang dihasilkan pada pembuatan sabun adalah gliserol. Persamaan reaksi pada proses penyabunan sebagai berikut. O // CH2 – O – C – R O CH2 – OH O // | // CH – O – C – R + 3 NaOH → CH – OH + 3R – C – ONa O | // CH2 – OH CH2 – O – C – R Lemak Gliserol Sabun
17. Jawaban: c Isopropil etanoat merupakan senyawa ester sehingga gugus fungsinya
C
O O
.
18. Jawaban: d H l a. H – C – OH l C3H7 b. CH3 – CH – CH2 – OH l CH3 CH3 l c. CH3 – C – OH l CH3 d. CH3 – CH – OH l CH2 – CH3 e. H3C – CH – OH l CH3 Pada sek-butil alkohol, gugus fungsi –OH terikat pada atom C sekunder, yaitu atom C yang mengikat dua atom C lain. Pada posisi ini, kedudukan atom C sekunder menjadi optis aktif (kiral) karena mengikat empat gugus atau atom yang berbeda. H l H3C – C – OH l C2H5 19. Jawaban: e H atom C asimetris l CH3 – C – COOH l OH merupakan senyawa yang mempunyai isomer optis karena mempunyai atom C asimetris. Atom C asimetris adalah atom C yang mengikat empat gugus yang berbeda. Atom C primer adalah atom Kimia Kelas XII
85
C yang mengikat satu atom C lainnya. Atom C sekunder adalah atom C yang mengikat dua atom C lainnya. Atom C tersier adalah atom C yang mengikat tiga atom C lainnya. Atom C kuarterner adalah atom C yang mengikat empat atom C lainnya. Atom C primer, sekunder, tersier, dan kuarterner belum tentu empat gugus yang diikatnya berbeda-beda. 20. Jawaban: c Diagram tersebut menunjukkan perubahan glukosa menjadi senyawa X dan kemudian menjadi senyawa Y. Pasangan senyawa yang mungkin untuk senyawa X dan senyawa Y adalah etanol dan asam etanoat. Glukosa jika difermentasi akan berubah menjadi etanol menurut reaksi berikut. * → 2C2H5OH(aq) + 2CO2(g) C6H12O6(aq) Glukosa
Etanol
Etanol yang berupa alkohol primer jika dioksidasi akan menghasilkan aldehid dan asam karboksilat. O ll → CH3 – C – H → CH3 – CH2– OH Etanol
Etanal
Reaksinya sebagai berikut. O H || | R – C – R′ + H2 → R – C – R′ | OH Keton
24. Jawaban: e Senyawa tersebut merupakan alkohol primer. Alkohol primer apabila dioksidasi akan menghasilkan aldehid. CH3 – CH – CH2 – CH2 – OH → | CH3 O || CH3 – CH – CH2 – CH + H2O | CH3 25. Jawaban: b Pada pembuatan eter dengan eliminasi alkohol, campuran alkohol dan sulfat pekat dipanaskan hingga suhu 140°C. 26. Jawaban: b Rumus molekul: C5H10O Aldehid a.
O ll CH3 – C – OH Asam etanoat
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – C V
Ragi berfungsi membantu proses fermentasi. 21. Jawaban: d Isomer geometris meliputi dua bentuk, yaitu cis dan trans. Senyawa yang mempunyai unsur cis-trans adalah senyawa yang mempunyai ikatan rangkap pada atom C-nya. Senyawa tersebut adalah 1,2-dikloro etena. HC = CH l l isomer geometrisnya: Cl Cl H H H Cl GC = CH GC = CH Cl Cl Cl H cis 1,2-dikloro trans 1,2-dikloro etena etena 22. Jawaban: d Reaksi antara eter dengan asam klorida pada suhu tinggi akan menghasilkan alkohol dan alkil klorida. Persamaan reaksinya sebagai berikut. ′ °! R – O – R′ + HCl → R – OH + R – Cl
Eter
Alkohol
Alkil klorida
23. Jawaban: d Reaksi adisi keton dengan H2 menggunakan katalis Ni atau Pt menghasilkan alkohol sekunder.
86
Senyawa Turunan Alkana
Aslkohol sekunder
Nama: pentanal b.
O B
CH3 – CH2 – CH – C l V CH3 H Nama: 2-metil butanal c. O B CH3 – CH – CH2 – C l V CH3 H Nama: 3-metil butanal d. CH3 O l B CH3 – C – C l V CH3 H Nama: 2,2-dimetil propanal Jumlah isomer aldehid = 4. Keton a. O ll CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 Nama: 3-pentanon
O B H
b.
O ll CH3 – C – CH2 – CH2 – CH3 Nama: 2-pentanon O ll c. CH3 – C – CH – CH3 l CH3 Nama: 3-metil-2-butanon Jumlah isomer keton = 3. 27. Jawaban: a Senyawa dengan rumus C3H8O dapat berupa alkohol atau eter. Dari hasil reaksinya dengan suatu asam karboksilat yang menghasilkan senyawa ester (suatu senyawa beraroma buahbuahan), maka dapat disimpulkan bahwa senyawa tersebut adalah alkohol. Reaksi yang terjadi dikenal dengan reaksi esterifikasi. 28. Jawaban: c Reaksi antara amil alkohol dengan asam etanoat memakai katalis H+ termasuk reaksi esterifikasi. O O B B R – OH + R – C – OH → R – C – OR′ + H2O CH3 – (CH2)4 – OH + CH3COOH → amil alkohol
asam asetat
CH3COO(CH2)4CH3 29. Jawaban: b K2Cr2O7 merupakan senyawa pengoksidasi. Jadi, reaksi dengan K 2 Cr 2 O 7 merupakan reaksi oksidasi. 2-butanol merupakan alkohol sekunder jika dioksidasi akan menghasilkan metil etil keton. 30. Jawaban: a Reaksi antara asam etanoat dengan metanol menghasilkan ester dan air. Oleh karenanya reaksi tersebut merupakan reaksi esterifikasi. 31. Jawaban: e Esterifikasi antara asam etanoat dengan metanol persamaan reaksinya: O O ll ll ? CH3 – C – OH + CH3OH → CH2 – C – OCH3 + H2O metil etanoat
32. Jawaban: c Senyawa yang dihasilkan dari oksidasi etena dengan oksigen dan dilanjutkan hidrolisis dengan katalisator adalah etilen glikol. Persamaan reaksi pada pembuatan etilen glikol + ? CH2 = CH2 → CH2OH – CH2OH
etena
etilen glikol
33. Jawaban: c MTBE (metil tersier butil eter atau 2-metil 2-metoksi propana) digunakan sebagai pengganti tetra etil lead (TEL) untuk menaikkan angka oktan pada bensin. 34. Jawaban: d Reaksi propil ester dengan pereaksi Grignard akan menghasilkan alkohol tersier. O OH || | H – C – O – C3H7 + 2CH3MgCl → H – C – CH3 + C3H7OMgCl | CH3 35. Jawaban: e Senyawa 2-pentanon termasuk golongan keton. Apabila keton direaksikan dengan NaHSO3 akan menghasilkan kristal kuning. O SO3Na || | R – C – R′ + NaHSO3 → R′ – C – R | OH kristal kuning
36. Jawaban: b Reaksi antara asam butanoat dengan etanol dalam H2SO4 menghasilkan etil butirat yang dapat digunakan sebagai pemberi aroma buah stroberi. 37. Jawaban: c Adanya aldehid atau alkanal dapat diidentifikasi dengan uji Tollens membentuk cermin perak (endapan Ag) menurut persamaan reaksi: O O || || R – C + 2Ag(NH3)2OH → R – C + 2Ag(s) + 4NH3 + H2O V V H H
38. Jawaban: b Asam karboksilat teridentifikasi dengan membentuk ester jika direaksikan dengan alkohol. O O || || R – C – OH + R′ – OH → R – C – OR′ + H2O 39. Jawaban: a Rumus struktur dietil eter atau etoksi etana adalah sebagai berikut. H H H H | | | | H–C–C–O–C–C–H | | | | H H H H atau CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 Dietil eter mempunyai gugus fungsi – O –.
Kimia Kelas XII
87
40. Jawaban: c Endapan iodoform (CHI3) akan terbentuk jika I2 dan NaOH ditambahkan ke dalam senyawa yang
3. a.
O C (keton) atau –OH mempunyai gugus (alkohol). Keton dengan pereaksi Fehling tidak bereaksi (tidak terbentuk endapan Cu 2 O), sedangkan aldehid dengan pereaksi Fehling menghasilkan endapan merah Cu2O. Jadi, zat tersebut adalah propanon (keton). Etanal dan propanal merupakan aldehid. Asam propanoat merupakan asam karboksilat. Metil etanoat merupakan ester.
b.
Rumus struktur salah satu isomernya: O // CH3 – CH2 – C V l H CH3 nama: 2-metil propanal
c.
Persamaan reaksi hidrogenasi sebagai berikut. O // @* > CH3 – CH2 – CH2 – C + H2O → V H H l CH3 – CH2 – CH2 – C – OH l H
2. Senyawa yang dihasilkan berupa garam natrium propanoat. Reaksinya sebagai berikut. O // CH3 – CH2 – C + NaOH → V OH propanoat. Reaksinya sebagai berikut. O B CH3 – CH2 – C + H2O V Na
88
Senyawa Turunan Alkana
"!? !!? !? !!?
=
$ ! _ $ ? _ $
= _ _
= = 0,1 mol
Rumus struktur senyawa: O // CH3 – CH2 – CH2 – C V H nama: butanal
b.
=
= _ _
B. Uraian 1. a.
Reaksi tersebut merupakan hidrolisis ester dengan basa yang menghasilkan garam dan alkohol. Nama reaksinya adalah reaksi penyabunan. Nama zat yang direaksikan adalah etil etanoat atau etil asetat. Rumus senyawa etil asetat: CH3COOC2H5 mol CH3COOC2H5
mol CH3COONa = × mol CH3COOC2H5
= × 0,1 mol = 0,1 mol Massa CH3COONa = mol CH3COONa × Mr CH3COONa = 0,1 mol × ((2 × Ar C) + (3 × Ar H) + (2 × Ar O) + (1 × Ar Na)) gram/mol = 0,1 mol × ((2 × 12) + (3 × 1) + (2 × 16) + (1 × 23)) gram/mol = 0,1 mol × 82 gram/mol = 8,2 gram Jadi, massa garam natrium asetat yang dihasilkan adalah 8,2 gram. 4. Senyawa yang mempunyai rumus molekul tersebut sebagai berikut. a. alkohol dan eter b. aldehid dan keton c. asam karboksilat dan ester 5. Cara pembuatan eter sebagai berikut. a. Dengan cara eliminasi alkohol. Campuran alkohol dan asam sulfat pekat dipanaskan hingga suhu 140°C sehingga terbentuk alkoksi alkana menurut persamaan reaksi berikut. ?
→ R – O – R′ + H2O 2R – OH °!
Contoh: ?
→ C2H5 – O – C2H5 + H2O 2C2H5OH °!
(etanol)
b.
(etoksi etana)
Dengan cara sintesis Williamson. Alkil halida direaksikan dengan natrium alkoholat sehingga terbentuk alkoksi alkana dan natrium halida menurut persamaan reaksi:
R – X + R′ – ONa → R – O – R′ + NaX Contoh: CH3 – Cl + C2H5 – ONa → CH3 – O – C2H5 + NaCl metil klorida natrium etanolat
9. a.
metoksi etana
6. Pereaksi Fehling merupakan larutan kompleks yang terdiri atas Fehling A dan Fehling B. Larutan Fehling A merupakan larutan CuSO4, sedangkan larutan Fehling B adalah kalium natrium tartrat dalam NaOH. Pereaksi Fehling digunakan untuk menguji aldehid. Uji positif ditandai dengan terbentuknya endapan merah bata dari Cu2O.
Metil propanoat
CH3 – CH2 – CH2 – OH + CH3OH
Propanol
b.
b.
Jadi, reaksi dengan logam natrium dapat membedakan etanol dengan metoksi metana. Pada etanol terbentuk gelembung gas, sedangkan pada eter tidak terjadi perubahan. Reaksi dengan PCl5 CH3 – CH2 – OH + PCl5 → menghasilkan gas HCl CH3 – O – CH3 + PCl5 → t i d a k m e n g hasilkan gas HCl Jadi, reaksi dengan fosfor pentaklorida dapat membedakan etanol dengan metoksi metana. Pada etanol terbentuk gelembung gas, sedangkan pada eter tidak terbentuk gelembung gas. Selain itu, kelarutan etanol dalam air lebih besar daripada metoksi metana.
8. Kegunaan senyawa asam karboksilat di antaranya sebagai berikut. a. Asam metanoat berguna untuk menggumpalkan lateks, penyamakan kulit, dan bahan industri kosmetik. b. Asam etanoat berguna untuk pembuatan rayon, parfum, cat, obat-obatan, dan fotografi. c. Asam stearat berguna untuk pembuatan lilin.
Metanol
O // ? → CH3 – C + H2O \ OCH2 – CH3 Etil etanoat
7. Etanol (alkohol) dan metoksi metana (eter) mempunyai rumus molekul yang sama, yaitu C2H6O. Cara membedakannya yaitu dengan mereaksikannya dengan logam natrium dan fosfor pentaklorida (PCl5). a. Reaksi dengan logam natrium CH3 – CH2 – OH + Na → CH3 – CH2 – ONa + H2(g) CH3 – O – CH3 + Na /→
O // CH3 – CH2 – C + 2H2 → \ OCH3
O // CH3 – C \ OH
+ CH3 – CH2 – OH
Asam asetat
c.
Etanol
O // CH3 – CH3 – C + NaOH → \ OCH2 – CH3 Etil propanoat
O // CH3 – CH2 – C + CH3 – CH2 – OH \ ONa Natrium propanoat
10. a.
Etanol
Reaksi adisi propanon dengan H2 O H || | CH3 – C – CH3 + H2 → CH3 – C – CH3 | OH 2-propanol
b.
Reaksi adisi butanon dengan H2 O H || | CH3 – C – CH2 – CH3 + H2 → CH3 – C – CH2 – CH3 | OH 2-butanol
c.
Reaksi adisi 3-pentanon dengan H2 O || CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 + H2 → H | CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 | OH 3-pentanol
Kimia Kelas XII
89
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi 4.
Memahami senyawa organik dan reaksinya, benzena dan turunannya, dan makromolekul.
Kompetensi Dasar
Nilai
Indikator
4.2 M e n d e s k r i p s i k a n struktur, cara penulisan, tata nama, sifat, dan kegunaan benzena dan turunannya.
Rasa ingin tahu
Mengembangkan rasa ingin tahu mengenai benzena dan senyawa turunannya dengan mencari informasi melalui buku pelajaran dan artikel di internet.
Dalam bab ini akan dipelajari: Karakteristik Benzena dan Senyawa Turunannya
Benzena dan Senyawa Turunannya
Mendeskripsikan Karakteristik Benzena dan Senyawa Turunannya
• • • • •
Menuliskan struktur dan nama senyawa benzena dan turunannya Menjelaskan reaksi substitusi atom H pada cincin benzena Menjelaskan pengertian orto, meta,dan para Menjelaskan sifat fisik dan sifat kimia benzena dan turunannya Menyebutkan kegunaan dan bahaya senyawa benzena dan turunannya dalam kehidupan sehari-hari, seperti fenol, anilin, butil hidroksi toluena (BHA), TNT, aspirin, dan zat warna (azo)
Siswa mampu mendeskripsikan struktur, cara penulisan, tata nama, sifat, kegunaan, dan dampak negatif benzena dan senyawa turunannya
90
Benzena dan Senyawa Turunannya
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: c Kestabilan struktur cincin benzena disebabkan oleh delokalisasi pasangan-pasangan elektron pada ikatan rangkap.
senyawa karbon. Sementara itu, pembunuh kuman atau desinfektan menggunakan fenol OH
(
).
2. Jawaban: a Benzena tidak dapat diadisi oleh Cl2. Benzena bersifat toksik. Jika dibakar sempurna (reaksi oksidasi), benzena dapat menghasilkan gas CO2 dan H2O. Senyawa turunan benzena, seperti toluena dapat dioksidasi dengan oksidator kuat, seperti KMnO 4 . Reaksi halogenasi dapat mensubstitusi salah satu atom H dengan gas klor membentuk senyawa kloro benzena.
8. Jawaban: b Toluena dapat diperoleh melalui sintesis FriedelCrafts, reaksi Fittig, dan distilasi ter batu bara. Reduksi nitrobenzena, hidrolisis senyawa diazonium, dan pemanasan campuran benzena sulfonat dengan NaOH merupakan cara memperoleh fenol. Pengaliran gas klorin ke dalam toluena mendidih merupakan cara memperoleh asam benzoat.
3. Jawaban: d Atom-atom H pada molekul benzena mudah disubstitusi oleh atom lain sehingga benzena dapat diubah menjadi berbagai senyawa turunan benzena.
9. Jawaban: e Trinitro toluena (TNT) dibuat dari toluena dengan mengganti H pada inti benzena secara bertahap dan digunakan sebagai bahan peledak.
4. Jawaban: c Senyawa polibenzena merupakan senyawa turunan benzena dari gabungan cincin benzena.
CH3 NO2
NO2
NO2 Contoh pirena:
5. Jawaban: e Anilin merupakan nama trivial dari fenilamina. Fenilamina terbentuk ketika gugus amina menggantikan satu atom H pada benzena. Dengan demikian, rumus struktur anilin adalah – NH2.
Bahan pembuatan zat warna merupakan fungsi fenol dan asam tereftalat. Bahan pembuatan karbol merupakan fungsi fenol. Bahan antijamur merupakan fungsi asam salisilat. Bahan pengawet makanan merupakan fungsi asam benzoat. 10. Jawaban: a O C --- OH
6. Jawaban: d Senyawa turunan benzena dengan satu substituen –OH mempunyai nama fenol atau sering pula disebut sebagai karbol yang digunakan sebagai zat antiseptik (pembunuh kuman). 7. Jawaban: b CH3
adalah metil benzena atau toluena. Toluena digunakan sebagai bahan dasar pembuatan bahan peledak, bahan peningkat bilangan oktan pada bahan bakar pesawat terbang, bahan dasar pembuatan asam benzoat, dan pelarut senyawa-
adalah asam benzoat, digunakan sebagai pengawet makanan. Sementara itu, desinfektan menggunakan fenol, antioksidan menggunakan vitamin C, obat-obatan menggunakan asam salisilat, dan minyak wangi menggunakan senyawa ester.
B. Uraian 1. Sifat-sifat kimia benzena sebagai berikut. a. Mudah terbakar di udara menghasilkan gas CO2 dan H2O. b. Tidak dapat dioksidasi oleh Br2, H2O, dan KMnO4. c. Dapat diadisi oleh H2 dan Cl2 dengan katalis Ni atau sinar matahari. d. Mudah disubstitusi dengan atom lain. Kimia Kelas XII
91
2. Reaksi-reaksi yang dapat digunakan untuk membuat benzena beserta persamaan reaksinya sebagai berikut. a. Pemanasan kalsium benzoat dengan kalsium hidroksida. Persamaan reaksi: Ca(C 6 H 5 COO) 2 + Ca(OH) 2 → 2C 6 H 6 + 2CaCO3 b.
Asam tereftalat digunakan sebagai bahan untuk membuat indikator fenolftalein, zat warna, obat-obatan, zat pewangi, dan bahan serat sintetik poliester. OH
b.
C
1)
@* 3C2H2 →
Hidrolisis benzena sulfonat dengan katalis HCl, melalui pemanasan. Persamaan reaksi: SO2H
→ + H2O ?!
+ H2SO4
c.
Dengan metanol menghasilkan metil salisilat untuk bahan minyak gondopuro. 2) Dengan asam asetat menghasilkan asetil salisilat (aspirin atau asetosal) untuk obat bius. 3) Larutan asam salisilat dalam alkohol disebut salisil spiritus untuk obat panu. Asam benzena sulfonat. SO2NH2
3. Rumus molekul benzena: C6H6 Rumus struktur benzena:
1)
CH
HC
CH
HC CH
O
Senyawa ini cukup stabil karena adanya delokalisasi dari muatan elektron pada ikatan rangkapnya. Delokalisasi yang dimaksud adalah resonansi yang terus-menerus. e
e
e
e
O C 4. a.
Asam tereftalat: C
C
2)
NH
Sakarin: SO2
Banyak digunakan sebagai pengganti gula pada penderita diabetes. 5. a. b. c. d. e.
e e
Benzena sulfonamid: banyak digunakan dalam pembuatan obat-obatan sulfat, misalnya sulfaguanidin (SG), sulfadiazin (SD), dan sulfanilamid.
CH atau
O OH
Pemanasan etuna dalam pipa pijar dengan katalis nikel. Persamaan reaksi:
c.
Asam salisilat:
toluena nitro benzena asam benzoat stirena naftalena
OH O OH
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: c Persamaan reaksi antara benzena dengan asam nitrat sebagai berikut.
→ + HNO3 ?
Benzena dan Senyawa Turunannya
Cl + 2Na + CH3Cl →
NO2 + H2O
Reaksi tersebut menghasilkan senyawa nitro benzena.
92
2. Jawaban: d Toluena diperoleh dari reaksi Fittig senyawa kloro benzena dengan natrium dan metil klorida. Reaksi yang terjadi: CH3 + 2NaCl
3. Jawaban: b
8. Jawaban: e OH
OH
apabila mengikat dua atom klorin
Fenol Senyawa turunan benzena H3C
CH3 Cl
berantai induk fenol. Fenol mengikat dua gugus –CH3 pada atom C nomor 3 dan 5, serta gugus – Cl pada atom C nomor 4. Oleh karena itu, senyawa turunan benzena ini dinamakan 4-kloro3,5-dimetil fenol. 4. Jawaban: b Benzena bersifat toksik (beracun) dan dapat memicu kanker (karsinogenik) sehingga penggunaannya dibatasi. 5. Jawaban: d 3-bromo toluena mempunyai rumus struktur
Cl
OH
Gugus –OH diberi nomor 1 sehingga penamaannya 3,5-dikloro fenol. 9. Jawaban: c
6. Jawaban: b Asam benzoat dengan monosubstituen –COOH NH2
COOH
mempunyai rumus struktur
.
me-
OH
rupakan rumus struktur anilin. CH3
rumus struktur fenol.
merupakan
merupakan rumus
OH
struktur toluena. C
O
merupakan rumus
CH3
Rumus struktur
dapat dituliskan
CH3 H C
dengan:
H C
HC
C
CH3
HC
C
CH3
C H
Brom terikat pada atom C nomor 3 sehingga menempati posisi meta.
maka atom Cl
diberi nomor lebih tinggi daripada gugus –OH.
CH3 Br .
Cl
dengan kedudukan
C H
.
Pada struktur tersebut diketahui jumlah atom C = 12 dan jumlah atom H = 12. Jadi, rumus molekul senyawa tersebut C12H12. 10. Jawaban: c Ikatan rangkap pada benzena selalu berputar sehingga benzena sukar mengalami reaksi adisi. Reaksi-reaksi pada benzena umumnya adalah substitusi terhadap atom-atom H tanpa mengganggu cincin aromatik. Substitusi atom H pada benzena oleh gugus alkil disebut sebagai reaksi alkilasi. 11. Jawaban: c Para nitro toluena adalah senyawa turunan benzena dengan dua gugus substituen nitro dan metil pada posisi para.
CH3
OH
struktur asam salisilat.
NO2 7. Jawaban: e Senyawa trinitrotoluena (TNT) adalah senyawa turunan benzena dengan satu substituen –CH3 dan tiga substituen –NO2. Ketiga substituen nitro terletak pada nomor 2, 4, dan 6 (posisi nomor 1 ditempati oleh substituen metil). TNT digunakan sebagai bahan peledak dinamit.
12. Jawaban: a Frederich August Kekule pada tahun 1865 adalah seorang ilmuwan yang mengusulkan struktur molekul benzena.
Kimia Kelas XII
93
13. Jawaban: e Benzena mempunyai rumus molekul C 6 H 6 . Banyak senyawa turunan benzena yang berguna baik dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam industri. Beberapa di antaranya sebagai berikut. 1) C6H5OH (fenol) digunakan sebagai bahan antiseptik yang disebut karbol. 2) C6H5CH3 (toluena) sebagai bahan dasar asam benzoat dalam industri. 3) C6H 5NH 2 (anilina) sebagai bahan dasar untuk pembuatan zat-zat warna. 4) C6H5CHO (benzaldehid) untuk minyak angin dan bahan farmasi, serta pelarut resin dan turunan selulosa. 5) C6H5COOH (asam benzoat) untuk bahan pengawet makanan. 14. Jawaban: b
Sementara itu, reduksi nitro benzena, hidrolisis senyawa diazonium, penyulingan bertingkat ter batu bara, dan pemanasan campuran benzena sulfonat dengan NaOH kering merupakan reaksi yang digunakan untuk memperoleh fenol. 18. Jawaban: b Senyawa yang mempunyai ciri-ciri tersebut adalah fenol. Fenol adalah nama lain dari fenil alkohol. 19. Jawaban: c Asam nitro benzoat adalah senyawa turunan benzena dengan dua gugus substituen. Jika benzena dengan dua gugus substituen tersebut disubstitusi akan mempunyai 3 isomer yaitu orto (o), meta (m), dan para (p). COOH NO2
OH
Asam orto nitro benzoat
Senyawa dengan rumus
adalah fenol. Fenol
banyak digunakan dalam pembuatan pewarna, resin, bahan antiseptik, terutama sebagai desinfektan. 15. Jawaban: d O C --- O --- CH3 OH
adalah metil salisilat. Metil salisilat
merupakan senyawa turunan asam salisilat. Senyawa ini berfungsi sebagai analgesik, yaitu penghilang atau pereda rasa sakit. 16. Jawaban: b Senyawa benzena yang bersifat asam adalah OH
fenol, dengan rumus molekul
.
Keasaman fenol merupakan asam lemah. Rumus struktur a merupakan rumus struktur toluena, c merupakan rumus struktur nitro benzena, d merupakan rumus struktur anilin, dan e merupakan rumus struktur benzaldehid. 17. Jawaban: d Metil salisilat diperoleh dengan cara esterifikasi asam salisilat dengan alkohol. Persamaan reaksi yang terjadi sebagai berikut.
94
OH C --- OH + CH3OH →
OH C --- OCH3 + H2O
O
O
Benzena dan Senyawa Turunannya
20. Jawaban: c Senyawa nitrofenol adalah senyawa turunan benzena dengan dua substituen, yaitu –OH dan –NO 2 . Senyawa para-nitrofenol merupakan senyawa nitrofenol dengan letak substituen –OH dan –NO2 berselang dua atom karbon. 21. Jawaban: d Ciri khas senyawa aromatik atau benzena, di antaranya sebagai berikut. 1) Memiliki ikatan rangkap yang sulit untuk diadisi. 2) Sudut antar-C-nya sebesar 120°C. 3) Atom H yang menempel pada rantai karbon dapat disubstitusi dengan gugus lain. Dari pilihan senyawa-senyawa di atas, sikloheksana tidak memiliki ciri khas senyawa aromatik. 22. Jawaban: b
Fenantrena berstruktur
pirena berstruktur
, sedangkan
. Sementara itu,
merupakan struktur dari naftalena, dan merupakan antrasena.
struktur
dari
28. Jawaban: a Zat yang dapat mengawetkan makanan yaitu
23. Jawaban: a Hasil reaksi pada persamaan reaksi: H
COOH
+ CH3Cl berupa alkil benzena. Karena alkil halida yang direaksikan berupa metil klorida, alkil benzena yang dihasilkan adalah metil benzena (toluena) dengan rumus struktur
asam benzoat,
diperoleh dengan cara mengoksidasi toluena dengan oksidator KMnO4 dalam suasana asam COOH CH3
CH3 dan senyawa asam klorida (HCl). 24. Jawaban: e Asam asetil salisilat merupakan turunan benzena yang diperoleh dari reaksi antara asam salisilat dengan asam asetat. Asam asetil salisilat yang O C
+ 2MnO4– + 6H+ →
berfungsi O C CH3
29. Jawaban: b Nitro benzena mempunyai bau harum buahbuahan sehingga nitro benzena digunakan sebagai pengharum sabun. 30. Jawaban: e Alkena jika direaksikan dengan bromin akan mengalami reaksi adisi membentuk alkana. Misal: CH2
O
25. Jawaban: e Aspirin mempunyai rumus molekul C9H8O4. Nama yang sesuai IUPAC adalah asam 2-asetil benzoat. Jadi, rumus strukturnya sebagai berikut. COOH O O C CH3
26. Jawaban: b Senyawa anisol atau metoksi benzena memOCH3
punyai rumus struktur
CH2 + Br2 → Etena
sebagai penghilang rasa sakit dan penurun panas (antipiretik). Senyawa ini dikenal dengan nama aspirin.
CH2
CH2
Br
Br
Dikloro etana
Sementara itu, benzena jika direaksikan dengan bromin akan tersubstitusi. Br
+ Br2 →
+ HBr
B. Uraian 1. Apabila inti benzena mengikat tiga substituen, akan terbentuk tiga macam isomer atau tiga posisi substituen. Ketiga substituen tersebut sebagai berikut. x x x x x
x
. Rumus
struktur a merupakan toluena. Rumus struktur c merupakan benzaldehid. Rumus struktur d merupakan asam benzoat. Rumus struktur e merupakan nitro benzena.
x
x
x visinal (v)
2. a.
asimetri (a)
simetri (s)
Adisi benzena oleh klorin: Cl Cl
27. Jawaban: c Turunan benzena yang dapat bereaksi dengan basa membentuk garam adalah fenol. Reaksi yang terjadi:
Cl
+ 3Cl2 → Cl
Cl Cl
Heksakloro sikloheksana
+ Na OH →
(fenol)
+ 2Mn2+ + 4H2O
OH
mempunyai struktur
OH
. Asam benzoat
+ H2O
b.
Sulfonasi pada benzena:
HO
ONa (garam)
Fenol terbentuk saat atom H pada inti benzena tersubstitusi oleh gugus –OH. Oleh karena itu, fenol disebut juga fenil alkohol.
O S
+ H2SO4 →
O +H O 2
Benzena sulfonat
Kimia Kelas XII
95
c.
Alkilasi pada benzena:
b.
+ CH3Cl →
$!
CH3
+ HCl
Toluena digunakan sebagai pelarut dan sebagai bahan dasar untuk membuat trinitro toluena. Trinitro toluena digunakan sebagai bahan peledak (dinamit). Asam benzoat atau garam natriumnya digunakan sebagai pengawet pada berbagai makanan olahan.
c.
Metil benzena
d. 3. a. CH
CH3 7. a. b.
CH3 2-fenil propana b.
CH
CH2
Br 1-bromo-1,2-difenil etana O
c.
O C
CH3
fenil asetat 4. Senyawa benzena tidak dapat diadisi oleh larutan bromin karena bersifat stabil. Kestabilan tersebut karena adanya delokalisasi dari muatan elektron pada ikatan rangkapnya. Ikatan rangkap selalu berpindah tempat sehingga tidak dapat diadisi oleh larutan bromin. 5. a. b.
c.
6. a.
Naftalena Antrasena
Pirena
Fenol digunakan sebagai antiseptik karena dapat membunuh bakteri.
Orto-dimetil benzena atau orto-xilena 1,3,5-triamina benzena atau simetri-triamina benzena Asam benzena sulfonat Asam asetil salisilat
c. d.
8. Cara membedakan fenol dengan alkohol adalah dengan mereaksikan keduanya dengan NaOH. Jika tidak terjadi reaksi berarti larutan tersebut adalah alkohol. Namun, jika terjadi reaksi maka larutan tersebut adalah fenol. 9. Jika ikatan-ikatan terdelokalisasi akan terjadi 4 isomer, tetapi isomer yang sebenarnya hanya ada 3. Cl
Cl Cl
Cl a
b
Benzena dan Senyawa Turunannya
Cl d
c
Isomer a dan b adalah identik. 10. Senyawa turunan benzena tersebut adalah asam tereftalat. Asam tereftalat dibuat dengan cara oksidasi orto-xilena. Reaksinya seperti di bawah ini. CH3 CH3 o-xilena
96
Cl
Cl Cl
O C → ?
Y !
C
OH O OH
Asam tereftalat
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi 4.
Memahami senyawa organik dan reaksinya, benzena dan turunannya, dan makromolekul.
Kompetensi Dasar 4.3
Mendeskripsikan struktur, tata nama, penggolongan, sifat, dan kegunaan makromolekul (polimer, karbohidrat, dan protein).
Nilai Peduli sosial
Indikator Mengingatkan keluarga dari teman-teman mengenai bahaya polimer plastik sebagai pengemas makanan dan minuman.
Dalam bab ini akan dipelajari: Penggolongan, Sifat, Reaksi, Kegunaan, dan Dampak Penggunaan Polimer
Polimer
Mendeskripsikan penggolongan, sifat, reaksi, kegunaan, dan dampak penggunaan polimer
• • • •
Mengindentifikasi polimer alam dan polimer sintetis (karet, karbohidrat, protein, plastik) Menjelaskan sifat fisik dan sifat kimia polimer. Menuliskan reaksi pembentukan polimer (adisi dan kondensasi) dari monomernya Mendeskripsikan kegunaan polimer dan mewaspadai dampaknya terhadap lingkungan
Siswa mampu mendeskripsikan struktur, tata nama, penggolongan, sifat, dan kegunaan makromolekul (polimer, karbohidrat, dan protein)
Kimia Kelas XII
97
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: e Data polimer yang benar sebagai berikut. No. 1) 2) 3) 4) 5)
Polimer
Monomer
Karet alam Protein PVC Selulosa Polistirena
Isoprena Asam amino Vinil klorida Glukosa Stirena
Polimerisasi Adisi Kondensasi Adisi Kondensasi Adisi
2. Jawaban: d Karet alam merupakan polimer yang terbentuk dari monomer isoprena atau 2-metil-1,3-butadiena. CH3 CH3 | | nH2C = C – CH = CH2 → – (H2C = C – CH = CH2)n Isoprena (2-metil-1,3-butadiena)
Poliisoprena (karet alam)
3. Jawaban: d Polimer yang terbentuk dari polimerisasi adisi sintetis di antaranya polifenil etena dari stirena. Sementara itu, selulosa dan amilum dari glukosa serta protein dari asam amino terbentuk melalui polimerisasi kondensasi alami. Bakelit terbentuk dari fenol dan metanal melalui polimerisasi kondensasi sintetis. 4. Jawaban: c Selulosa dan poliisoprena merupakan polimer alam. Polivinil klorida, polietena, dan polivinil asetat merupakan polimer sintetis. 5. Jawaban: c Seluloid merupakan polimer yang dapat dicetak ulang dengan cara dipanaskan. Polimer ini digolongkan sebagai polimer termoplastik. Kebalikannya adalah polimer termoseting, yaitu polimer yang tidak dapat dilunakkan kembali meskipun dengan pemanasan. Contoh poliester, formika, epoksi, dan uretana. 6. Jawaban: d CH2CHC6H5 merupakan monomer dari polistirena. Monomer tersebut dapat membentuk polimer melalui polimerisasi adisi sebagai berikut.
H | – – C| –– CH | H n
98
Polimer
7. Jawaban: a Akrilat merupakan suatu polimer adisi, monomernya mirip dengan satuan ulangan tetapi mempunyai suatu ikatan rangkap. 8. Jawaban: e Sifat kimia polimer meliputi tahan terhadap korosi (tidak mudah teroksidasi) dan tahan terhadap kerusakan akibat kondisi lingkungan yang ekstrim. Opsi a, b, c, dan d merupakan sifat fisik polimer. 9. Jawaban: a Polikondensasi meliputi protein, polisakarida (amilum, selulosa), poliester, dan poliamida. 10. Jawaban: d Polimerisasi kondensasi terbentuk jika dua lebih monomer sejenis atau berbeda jenis bergabung membentuk molekul besar dengan melepaskan air. Berdasarkan reaksi kondensasi amida maka reaksi pembentukan poliamida terbentuk dari dua monomer yang berbeda dengan melepaskan air (H2O). Dengan demikian, kedua monomer yang dapat membentuk poliamida seperti gambar tersebut yaitu: O O H H \\ // \ / C– –C dan N– –N / \ / \ H–O O–H H H O // Gugus –OH dari – C berikatan dengan 1 atom H \ O–H dari gugus amino –NH2 membentuk 1 molekul air, (H2O) sehingga terjadi reaksi polimerisasi sebagai berikut. O ll – C –
O ll –C–N– l H
O ll –N–C– l H
O ll –C–N– l H
– N – + H2O l H n
B. Uraian 1. Polimer adalah senyawa besar yang terbentuk dari hasil penggabungan sejumlah unit molekul kecil (monomer). a. Polimer alam adalah polimer yang terdapat di alam dan berasal dari makhluk hidup, contoh pati, selulosa, protein, karet alam, dan asam nukleat.
b.
Polimer sintetis atau polimer buatan adalah polimer yang tidak terdapat di alam dan harus dibuat manusia, contoh pipa PVC, teflon, dan nilon. 2. Polietilena dibentuk oleh monomer-monomer etena. Pembentukan polimer ini dapat digambarkan sebagai berikut. CH2 = CH2 + CH2 = CH2 → 2 molekul monomer
– CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – → Dimer
(–CH2 – CH2)n Polimer
3. Sifat-sifat fisik polimer ditentukan oleh hal-hal berikut. a. Panjang rantai polimer Semakin panjang rantai polimer, titik leleh polimer semakin tinggi. b. Percabangan rantai polimer Rantai polimer dengan banyak cabang lebih mudah meleleh karena daya tegangnya rendah.
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: a Reaksi kondensasi adalah reaksi penggabungan rantai karbon untuk membentuk rantai yang lebih panjang. Contoh dari polimerisasi kondensasi di antaranya nilon dan dakron (poliester/polietilena tereftatlat). 2. Jawaban: b Poliisoprena (karet alam), polisakarida, protein, dan DNA termasuk polimer alami. 3. Jawaban: a Glukosa merupakan monomer dari selulosa dan amilum. Oleh karena itu, molekul glukosa tidak berupa molekul raksasa. Sementara karet, PVC, teflon, dan nilon merupakan polimer yang terbentuk melalui reaksi polimerisasi sehingga berupa molekul raksasa. 4. Jawaban: d Polimer sintetis: polimer yang dibuat di pabrik dan tidak terdapat di alam, contoh: polistirena, PVC, nilon, polistirena, dan poliester. DNA, amilum dan selulosa merupakan polimer alam.
c.
Sifat kristalinitas rantai polimer Polimer dengan struktur tidak teratur akan memiliki kristalinitas rendah dan bersifat amorf. d. Ikatan silang antarrantai polimer Adanya ikatan silang antarrantai polimer mengakibatkan terbentuknya jaringan yang kaku dan membentuk bahan yang keras. 4. Pada polimer adisi, polimer dibentuk melalui reaksi adisi pada ikatan rangkap monomer-monomernya sehingga banyak atom yang terikat tidak berkurang. Jadi, rumus molekul monomer sama dengan rumus empiris molekul tersebut. Pada polimer kondensasi, monomer bergabung membentuk suatu polimer dan melepaskan molekul sederhana, misalnya air. Jadi, banyak atom yang terikat berkurang. Oleh karena itu, rumus molekul monomer tidak sama dengan rumus molekul polimer. 5. (CH2 = CH – CH3)n → – CH2 – CH – | CH3 n Rangkaian molekul polipropilena: – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – | | | CH3 C3 CH3
5. Jawaban: a Monomer dari karet alam adalah isoprena, sedangkan monomer dari selulosa adalah glukosa. Sementara itu, asam amino merupakan monomer dari protein. 6. Jawaban: a Polimerisasi adisi yaitu reaksi pembentukan polimer dari monomer-monomer yang berikatan rangkap menjadi ikatan tunggal. n [CH2 = CH2] → [– CH2 – CH2 – ] n etena
polietena
7. Jawaban: b Pembentukan protein dari asam amino dan amilum dari glukosa melalui proses polimerisasi kondensasi. Sementara itu, pembentukan PVC dari vinilklorida, teflon dari tetrafluoroetena, dan karet alam dari isoprena melalui proses polimerisasi adisi. 8. Jawaban: a Contoh polimer jenis kopolimer yaitu tetoron, nilon, bakelit, urea metanal, dan polietilena tereftalat. Sementara itu, karet alam, selulosa, PVC, dan protein termasuk polimer jenis homopolimer.
Kimia Kelas XII
99
9. Jawaban: c Polimerisasi adisi terjadi pada senyawa yang monomernya mempunyai ikatan rangkap pada atom C rantai induk, seperti pada struktur pilihan jawaban c. Sementara itu, pada pilihan jawaban a, dan e, ikatan rangkap terjadi pada gugus – C = O, sehingga tidak mengalami polimerisasi adisi. Pilihan jawaban b, dan d tidak mempunyai ikatan rangkap sehingga tidak mengalami reaksi adisi. 10. Jawaban: b Proses adisi terjadi pada polimerisasi PVC dari vinilklorida, polistirena dari stirena, dan polietilena dari etena. Sementara itu, polimerisasi protein dari asam amino dan amilum dari glukosa merupakan proses kondensasi. 11. Jawaban: b Protein merupakan polimer yang tersusun dari asam amino, sedangkan pati/amilum, selulosa, dan glikogen tersusun dari glukosa. 12. Jawaban: d Polimer yang dapat menjadi lunak jika dikenai panas dan menjadi keras kembali jika didinginkan merupakan polimer jenis termoplastik. Elastomer merupakan polimer yang elastik atau dapat mulur jika ditarik, tetapi kembali ke awal jika gaya tarik ditiadakan. Termosetting yaitu polimer yang bersifat kenyal atau liat jika dipanaskan dan dapat dibentuk menurut pola yang diinginkan. Kopolimer yaitu polimer yang tersusun dari monomer-monomer yang berlainan jenis. Homopolimer adalah polimer yang tersusun dari monomer-monomer yang sama atau sejenis. 13. Jawaban: b Polimer termosetting adalah polimer yang tidak melunak jika dipanaskan. Polimer jenis ini tidak dapat dibentuk ulang, contoh bakelit. 14. Jawaban: b Monomer yang membentuk polistirena dengan rumus: C6H5 H C6H5 H C6H5 H l l l l l l ––– C ––– C ––– C ––– C ––– C ––– C ––– l l l l l l n H H H H H H melalui reaksi polimerisasi adisi adalah C6H5 H \ / C = C . Monomer ini mengalami polimerisasi / \ H H
100
Polimer
adisi sehingga ikatan rangkap pada GC = CH berubah menjadi ikatan tunggal dengan mengikat monomer yang lain. 15. Jawaban: d Karet alam terbentuk dari isoprena melalui proses adisi, protein terbentuk dari asam amino melalui proses kondensasi, PVC terbentuk dari vinil klorida melalui proses adisi, polistirena terbentuk dari stirena melalui proses adisi, dan selulosa terbentuk dari glukosa melalui proses kondensasi. 16. Jawaban: c PVC (polivinil klorida) merupakan polimer yang terbentuk dari monomer vinilklorida (H2C = CHCl). 17. Jawaban: d Polimer dengan gugus ulang: (– CH2 – CHCl – CH2 – CH = CH – CH2 –) dapat terbentuk dari monomer CH2 = CHCl dan CH2 = CH – CH = CH2. 18. Jawaban: d 1) Pada polimerisasi adisi monomer-monomernya harus mempunyai ikatan rangkap. Contoh polimer adisi sebagai berikut. a) PVC dengan monomernya vinilklorida (kloroetena). b) Karet alam dengan monomernya isoprena (2-metil-1,3-butadiena). c) Teflon dengan monomernya tetrafluoroetena. d) Polietena dengan monomernya etena. 2) Pada polimerisasi kondensasi monomermonomernya harus mempunyai gugus fungsi, misalnya –COOH, –NH2, atau –OH. Contoh polimer kondensasi antara lain selulosa, asam amino, nilon, dan tetoron. 19. Jawaban: e Etilen glikol dapat berpolimerisasi kondensasi dengan asam tereftalat membentuk poli (etilena tereftalat). HO – CH2CH2 – OH + HOOCC6H4COOH → Etilen glikol
O || (– C –
Asam tereftalat
O || – C – OCH2CH2 – O –)n + H2O Poli (etilena tereftalat)
20. Jawaban: c Polimer yang terbentuk melalui reaksi polimerisasi kondensasi yaitu amilum, nilon, protein, dan selulosa. Sementara itu, teflon terbentuk melalui polimerisasi adisi.
21. Jawaban: e Nilon merupakan polimer. Jika rumus struktur nilon O O O O ll ll ll ll –C– –C–N– –N–C– –C–N– –N– l l l l H H H H maka rumus struktur sederhana (monomer) nilon adalah O O ll ll –N– –N–C– –C– l l H H 22. Jawaban: c Monomer berikatan tunggal dapat membentuk polimer melalui reaksi polimerisasi kondensasi. Pada proses ini, akan dihasilkan senyawasenyawa kecil seperti H2O. Oleh karena itu, 1 atom H dari monomer akan berikatan dengan 1 gugus –OH dari monomer lain sehingga pada rumus struktur polimernya tidak lagi mengandung gugus –OH. Sementara itu, monomer berikatan rangkap dapat membentuk polimer melalui reaksi adisi sehingga struktur polimernya tidak lagi mengandung ikatan rangkap. Jadi, pasangan monomer dengan polimer yang tepat adalah H H H H H H H l l l l l l l C=C dan – C – C – C – C – C – l l l l l l l Cl H Cl H Cl H Cl 23. Jawaban: d No.
Polimer
1) 2) 3) 4) 5)
Protein Karet alam Selulosa PVC Nilon
Monomer Asam amino Isoprena Glukosa Vinil klorida Asam adipat dan heksametilendiamin
Proses Pembentukan Kondensasi Adisi Kondensasi Adisi Kondensasi
27. Jawaban: c Nilon, polistirena, polietilen, dan PVC termasuk polimer sintetis. 28. Jawaban: c Styrofoam atau plastik busa bersifat tahan terhadap tekanan tinggi sehingga biasa digunakan sebagai pengemas makanan. Styrofoam terbuat dari polimer polistirena atau polifenil etena. 29. Jawaban: e Rayon viskosa dihasilkan dari melarutkan selulosa ke dalam natrium hidroksida (NaOH). 30. Jawaban: d Contoh polimer dan kegunaannya yang berhubungan dengan tepat sebagai berikut.
B.
No.
Contoh Polimer
1) 2) 3) 4) 5) 6)
Protein Selulosa Polietilena Polivinil klorida Polistirena Karet
Kegunaan pada Industri Sutra, wol Kayu Kantong plastik Pipa plastik Stirofoam Ban mobil
Uraian
1. a. b.
Monomer teflon = CF2 = CF2 Monomer polistirena =
– CH = CH2
2. Nilon-66 terbentuk melalui reaksi kondensasi dari dua jenis monomer, yaitu asam adipat (asam 1,6-heksanadiot) dan heksametilen-diamina (1,6-diamino heksana). Kondensasi terjadi dengan melepas molekul air yang berasal dari atom H dari gugus amino dan gugus –OH karboksilat. O O H N || || | | nHO – C – (CH2)4 – C – OH + nH – N – (CH2)6 – N – H Asam adipat
Heksa metilen-diamina
O O H N || || | | → (– C – (CH2)4 – C – N – (CH2)6 – N –) n + nH2O Nilon-66
24. Jawaban: b Polimerisasi adisi terjadi pada monomer yang mempunyai ikatan rangkap. 25. Jawaban: e –CH = CH 2 merupakan monomer dari polistirena. 26. Jawaban: d Apabila struktur suatu polimer tidak teratur, kemampuannya untuk bergabung rendah sehingga tidak kuat dan tidak tahan terhadap bahan-bahan kimia.
3. Polimer kopolimer yaitu polimer yang tersusun dari monomer-monomer yang berlainan jenis, tersusun secara bergantian, blok, bercabang, dan tidak beraturan. Contoh kopolimer bergantian: – M1 – M2 – M1 – M2 – M1 – Contoh kopolimer blok: – M1 – M1 – M2 – M2 – M1 – M1 – M2 – M2
Kimia Kelas XII
101
Contoh kopolimer bercabang: – M1 – M1 – M1 – M1 – M1 – M1 – l l l l l l M2 M2 M2 M2 M2 M2 l l l M2 M2 M2 l M2 Contoh kopolimer tidak beraturan: – M1 – M2 – M1 – M1 – M2 – M2 – M1 – M2 – M1 – M1 4. a.
b.
Dampak negatif penggunaan polimer adalah timbulnya masalah pencemaran lingkungan dan gangguan kesehatan. Kebanyakan jenis polimer tidak bisa diuraikan oleh mikroorganisme tanah sehingga dapat mencemari lingkungan. Selain itu, sebagian gugus atom pada polimer terlarut dalam makanan yang bersifat karsinogen akan masuk ke dalam tubuh manusia sehingga memicu timbulnya penyakit kanker. Upaya yang dapat dilakukan untuk mengurangi dampak negatif penggunaan polimer sebagai berikut. 1) Mengurangi pemakaian polimer plastik. 2) Tidak membuang plastik di sembarang tempat. 3) Mencari alternatif pemakaian alat-alat yang lebih mudah diuraikan. 4) Mengumpulkan plastik-plastik bekas untuk didaur ulang.
5. Macam-macam polimer berdasarkan bentuk susunan rantainya sebagai berikut. a. Polimer linear Polimer linear yaitu polimer yang tersusun dari unit ulang yang berikatan satu sama lainnya membentuk rantai polimer. b. Polimer bercabang Polimer bercabang yaitu polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang pada rantai utama. c. Polimer berikatan silang Polimer berikatan silang yaitu polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu sama lain pada rantai utamanya.
102
Polimer
6. Protein terbentuk dari asam amino melalui reaksi polimerisasi kondensasi. Pada reaksi pembentukan protein ini dibebaskan molekul H2O. Rumus struktur monomer protein: NH2 – CH – COH | || R O Setelah mengalami reaksi polimerisasi terbentuk suatu protein dengan struktur sebagai berikut. H H | | – N – CH – C – N – CH – C – + (n – 1) H2O | || | || R O R O n 7. a. b.
c.
Polimer semikristal yaitu polimer yang mempunyai sifat kristal dan amorf, misalnya kaca. Polimer amorf yaitu polimer yang tidak mempunyai bentuk tertentu, misalnya polipropilena, karbohidrat, PVC, protein, dan polietena. Polimer kristalin yaitu polimer yang mempunyai bentuk kristal tertentu, misalnya teflon.
8. Reaksi pembuatan tetoron adalah reaksi polimerisasi dari asam tereftalat dan 1,2-etanadiol. O O || || n HO – C – – C – OH + n[HO – CH2 – CH2 – OH] → Asam tereftalat 1,2-etanadiol O O || || –O–C– – C – O – CH2 – CH2 – n + (n – 1) H2O Tetoron
Tetoron digunakan untuk bahan tekstil. 9. Rayon dibedakan menjadi dua, yaitu rayon viskosa dan rayon kupromonium. Rayon viskosa dihasilkan dengan penambahan alkali seperti NaOH dan karbon disulfida pada selulosa. Rayon kupromonium dihasilkan dengan cara melarutkan selulosa ke dalam larutan senyawa kompleks Cu(NH3)4(OH)2. 10. Apabila diperhatikan keberulangan polimer di atas, polimer tersebut selalu mengulang senyawa: – H2C – CH – berarti monomernya H2C = CH | | Cl Cl
3-metil-3-pentanol merupakan alkohol tersier karena gugus –OH terletak pada atom C tersier.
A. Pilihlah jawaban yang tepat! 1. Jawaban: b CH3
Br
1
2
3
4
H3C
C
CH
CH
Cl
C2H5
5
CH3
4-bromo-2-kloro-3-etil-2-metil pentana 2. Jawaban: d Senyawa yang dapat digunakan sebagai bahan pendingin pada freezer dan AC adalah Freon-12 (CCl 2 F 2 ). Namun, penggunaan freon yang berlebihan dapat merusak lapisan ozon. CHI3 (iodoform) digunakan sebagai antiseptik. CCl4 (karbon tetraklorida) digunakan untuk menghilangkan noda-noda minyak atau lemak di pakaian. CHCl3 (kloroform) digunakan untuk obat bius. CF2 = CF2 (tetrafluoro etana) digunakan untuk membuat teflon. 3. Jawaban: c Reaksi fermentasi glukosa dengan bantuan ragi akan menghasilkan etanol dan karbon dioksida. Persamaan reaksinya sebagai berikut. ragi
C6H12O6(aq) → 2C2H5OH(aq) + 2CO2(g) glukosa
etanol
karbon dioksida
4. Jawaban: d a. alkohol: R – OH b. aldehid: R – CHO c. asam karboksilat: R – COOH d. eter: R – O – R′ O // e. keton: R – C – R′ 5. Jawaban: e Alkohol sekunder adalah alkohol yang gugus – OH – nya terletak pada atom C sekunder. OH | CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3 | CH3
6. Jawaban: d Senyawa tersebut merupakan ester. Ester dapat terbentuk melalui reaksi antara asam karboksilat dan alkohol. Reaksi pembentukan ester tersebut sebagai berikut. H H O H | | // | H – C – C – C + HO – C – H → | | \ | H H OH H asam propanoat metanol H
H O
H
|
|
|
||
H – C – C – C – O – C – H + H2O |
|
|
H
H
H
7. Jawaban: c Hasil oksidasi alkohol primer adalah alkanal/aldehid. Pada reaksi di atas aldehid yang dihasilkan adalah propanal. Propanal (aldehid) berisomer fungsional dengan 2-propanon (keton). 8. Jawaban: e Aldehid lebih reaktif dibanding keton. Pada aldehid terdapat atom H yang terikat pada gugus karbonil, sehingga aldehid mempunyai sifat reduktif terhadap pereaksi dan dapat berpolimerisasi. Sementara itu, pada keton tidak terdapat atom H yang terikat pada gugus karbonil, sehingga keton tidak mempunyai sifat reduktif terhadap pereaksi dan tidak dapat berpolimerisasi. 9. Jawaban: b CH3 O | // H – 4C – 3CH2 – 2C – CH 3 1 | 5 CH3 4-metil-2-pentanon
Kimia Kelas XII
103
10. Jawaban: c Asam karboksilat yang mempunyai dua gugus COOH disebut asam alkanadioat. O 1 O 2 3 4 C CH2 CH2 C HO OH asam 1,4-butanadioat 11. Jawaban: c Asam karboksilat teridentifikasi dengan membentuk ester apabila direaksikan dengan alkohol. R
O OH + R′ – OH → R
C
C
O OR′ + H2O
12. Jawaban: d Rumus umum asam karboksilat adalah CnH2nO2. Misal n = 2 maka rumus asam karboksilat menjadi C 2 H 4 O 2 . Rumus yang sama dengan rumus tersebut dapat ditentukan dengan cara berikut. a. CH2COOH → C2H3O2 b. CH2COOH → C2H3O2 c. CH4COOH → C2H5O2 d. CH3COOH → C2H4O2 e. CH4COOH → C2H5O2 13. Jawaban: c Rumus struktur senyawa: O // CH3 – C = CH – CH2 – CH2 – C = CH – C | | \ CH3 CH3 H Nama: 3,7-dimetil-2,6-oktadienal 14. Jawaban: b Rumus struktur asam propanoat sebagai berikut. O CH3
CH2
C OH
Asam propanoat merupakan asam karboksilat yang akan berisomer fungsi dengan ester. Rumus struktur ester yang berisomer fungsi dengan asam propanoat sebagai berikut. O CH3 C OCH3 nama: metil etanoat CH3 – CH – CH3 | OH
dipropanol
O HO CH2
CH2
104
propanon
15. Jawaban: b [O] Alkohol sekunder → alkanon + H2O O [O] CH3 – C – CH3 → CH3 C CH3 + H2O | OH propanon 16. Jawaban: d Eter berisomer fungsi dengan alkohol karena keduanya mempunyai rumus molekul sama, tetapi gugus fungsinya berbeda. Rumus struktur yang termasuk alkohol adalah: OH CH3 C
CH3
etil etanoat
Ulangan Tengah Semester 2
CH3
H 17. Jawaban: a Reaksi sintesis Williamson sebagai berikut. R – X + R′ – ONa → R′ – O – R + NaX 18. Jawaban: c Aldehid memiliki rumus molekul yang sama dengan keton yaitu CnH2nO. 19. Jawaban: b Persamaan reaksi: O Pt/Ni + H2 → R – CH2OH R C H Jadi, aldehid dapat membentuk alkohol primer jika bereaksi dengan H2 (hidrogen). 20. Jawaban: e Formaldehid merupakan bahan pembuatan formalin, yaitu bahan yang digunakan untuk mengawetkan preparat biologi. 21. Jawaban: c Alkohol yang dapat menghasilkan keton jika dioksidasi adalah alkohol sekunder (atom C yang mengikat gugus –OH, mengikat 2 atom C lainnya). Misal CH3 – CH – CH3 2-propanol | OH CH3 – CH2 – CH2 – OH
C OCH2
H
CH3 – C – CH3 || O
O CH3
3-hidroksi propanal
C
HOCH2CH2CH2OH
1-propanadiol (alkohol primer 1,3-propanadiol
OH | CH3 – C – CH3 | CH3
CH3 2-metil-2-propanol (alkohol tersier)
CH2
O OH + CH3 CH2 OH →
C
Asam propionat
CH3
CH2
C
Etanol
O O
CH2
CH3 + H2O
Ester
OH fenol (senyawa turunan benzena)
C2H5COOC2H5
22. Jawaban: c Ozon (O3) dapat bereaksi dengan atom klorin, yang berasal dari penguraian freon (Cl2CF2). Semakin banyak penggunaan freon, semakin banyak pula atom klorin yang akan bereaksi dengan ozon. 23. Jawaban: c Rumus struktur butil etanoat sebagai berikut. O CH3 C OC4H9 Mr CH3COOC4H9 = (6 × Ar C) + (12 × Ar H) + (2 × Ar O) = (6 × 12) + (12 × 1) + )2 × 16) = 72 + 12 + 32 = 116 g/mol I. Massa butil etanoat = mol butil etanoat × Mr butil etanoat = 0,05 mol × 116 g/mol = 5,8 gram II. Rumus molekul = C6H12O2 Rumus empiris (dibagi 2) menjadi C3H6O. III. Butil etanoat merupakan ester. Ester dapat diperoleh melalui reaksi antara asam karboksilat dan alkohol. O O // // CH3 – C + C4H9OH CH3 – C \ \ OH OC4H9 Butil etanoat dibuat dari reaksi antara asam etanoat dengan butanol. IV. Jumlah molekul butil etanoat = mol butil etanoat × L =
* *
×L
= × 6 × 1023 mol–1 = 1,2 × 1022 Jadi, pernyataan yang benar adalah I, II, dan IV saja. 24. Jawaban: b Reaksi antara senyawa alkanoat dengan senyawa alkanol akan menghasilkan senyawa ester atau alkil alkanoat.
25. Jawaban: b Etil metanoat merupakan isomer dari metil etanoat karena memiliki rumus molekul yang sama yaitu C3H6O2. 26. Jawaban: d Asam asetat dan metanol bereaksi membentuk metil asetat. CH 3
C
O OH + CH3OH
asam asetat
metanol
CH3
C
O OCH 3 + H2O
metil asetat
27. Jawaban: c Ester mudah terhidrolisis oleh air dalam suasana asam menjadi asam karboksilat dan alkohol menurut reaksi kesetimbangan berikut. O O H2SO4 + H2 → + R′ – OH R C R C ← OR′ OH ester
asam karboksilat
alkohol
28. Jawaban: e Anilin memiliki rumus struktur
NH2.
NO2 adalah rumus struktur nitrobenzena. CH3 adalah rumus struktur toluena. Cl adalah rumus struktur anil klorida. OH adalah rumus struktur fenol. 29. Jawaban: a Anilin digunakan untuk industri zat warna, sedangkan fenol digunakan sebagai antiseptik. 30. Jawaban: c Senyawa pada soal mempunyai nama dikloro difenil trikloro etana (DDT). DDT digunakan sebagai insektisida atau pembasmi serangga. Namun, saat ini penggunaan DDT dilarang karena DDT tidak dapat diuraikan sehingga dapat terakumulasi dalam tubuh. 31. Jawaban: b Anggota senyawa yang paling sering digunakan sebagai bahan pemberi aroma adalah ester. Hal ini karena pada suhu kamar, ester berupa zat cair yang Kimia Kelas XII
105
mudah menguap dan mempunyai aroma yang sedap. Ester juga merupakan senyawa yang menghasilkan aroma khas pada buah-buahan. Sementara itu, eter, keton, alkohol, dan asam karboksilat tidak menghasilkan aroma sedap. 32. Jawaban: b Benzena mengikat dua substituen yaitu nitro (NO2) dan bromo (Br). Atom C benzena yang mengikat nitro diberi nomor 1 sedangkan atom C yang mengikat substituen bromo diberi nomor 3 atau kedua substituen menempati posisi meta. Dengan demikian nama senyawa tersebut adalah meta bromo nitro benzena. 33. Jawaban: c Asam benzoat dibuat dengan cara mengoksidasi toluena atau
CH3 dengan oksidator KMnO4
dalam suasana asam. CH3 + 2MnO4– + 6H+ → C
O OH + 2Mn2+ + 4H2O
34. Jawaban: a Karbol terbentuk dari fenol (C6H5OH). 35. Jawaban: d OH merupakan rumus dari fenol yang banyak dipakai sebagai desinfektan atau antiseptik. 36. Jawaban: c Posisi berseberangan antargugus disebut p-(para). Gugus –OH lebih prioritas sehingga nama utamanya fenol. Jadi, nama dari struktur senyawa tersebut adalah p-metil fenol. 37. Jawaban: a = naftalena = antrasena = fenantrena = pirena 38. Jawaban: c Rumus struktur aspirin atau asam asetil salisilat adalah: COOH O – C – CH3 || O Jadi, X adalah –COOH dan Y adalah –CH3. 106
Ulangan Tengah Semester 2
39. Jawaban: e PVC adalah polivinil klorida yaitu polimer dari vinil klorida (CH2 = CHCl). Protein merupakan polimer dari asam amino. 40. Jawaban: d Polimer sintesis (buatan) adalah polimer yang tidak terdapat di alam tetapi disintesis dari monomermonomernya. Contoh nilon dan PVC. 41. Jawaban: b Monomer dari polietena adalah etena (CH2 = CH2). Etana mempunyai rumus struktur CH3 – CH3. Etanol mempunyai rumus struktur CH3 – CH2 – OH. Propana mempunyai rumus struktur CH3 – CH2 – CH3. Etana, etanol, dan propana tidak digunakan untuk pembentukan polimer. Propena atau propilena mempunyai rumus struktur CH3 – CH = CH2 dan digunakan untuk membuat polimer polipropilena. 42. Jawaban: a n monomer → 1 polimer + (n – 1) H2O n alanin → 1 polipeptida + (n – 1) H2O n · 89 = 1.580 + (n – 1)18 89n – 18n = 1.580 – 18 71n = 1.562 n=
= 16
Jadi, ada 16 monomer alanin yang berkondensasi menjadi polimer. 43. Jawaban: e Polimerisasi kondensasi adalah reaksi pembentukan polimer dari dua atau lebih monomer sejenis atau berbeda bergabung membentuk molekul besar sambil melepaskan molekul sederhana. Contoh pembentukan dakron, nilon, tetoron, protein,selulosa, dan amilum. 44. Jawaban: c Polietena untuk pembungkus makanan, teflon untuk pelapis permukaan penggorengan, nilon untuk membuat parasut dan layar perahu, PVC untuk penyekat kabel listrik, sedangkan bakelit untuk membuat sakelar. 45. Jawaban: e Nilon-6,6 terbentuk dari reaksi polimerisasi kondensasi antara 1,6 heksanadiamin dengan asam 1,6-heksanadioat Reaksinya sebagai berikut. nH – N – (CH2)6 – N – H + nHO – C – (CH2)4 – C – OH → | | || || H H O O 1,6-heksanadiamin asam 1,6-heksanadioat (– N – (CH2)6 – N – C – (CH2)4 – C –)n + nH2O | | || || H H O O nilon-6,6
Jadi, senyawa yang digunakan untuk membentuk nilon-6,6 selain 1,6-heksanadiamin adalah asam 1,6-heksanadioat dengan struktur: HO – C – (CH2)4 – C – OH || || O O 46. Jawaban: e Serat sintetis yang diproduksi dari polimerisasi kondensasi adalah poliester. Poliester terbentuk dari monomer asam 1,4-benzena dikarbosilat dan 1,2-etanadiol. Reaksinya sebagai berikut. nH – OCH2CH2O – H + nHO – C – – C – OH → || || O O O O || || – C –)n + nH2O (–OCH2CH2 – O – C –
Jadi, senyawa yang dimaksud 1,2-etanadiol atau HO(CH2)2OH.
[–CH2 = CH – CHClCH2 –]n B.
Uraiant!
1. a.
CH3 – C – CH2 – CH3 1
2 3 2-butanon
adalah
47. Jawaban: c Polimer kondensasi terbentuk dari monomer-monomer sejenis atau berbeda jenis yang bergabung membentuk molekul besar dengan melepas molekul kecil seperti H2O. Misal seperti reaksi berikut. COOH(CH2)5COOH + H2N(CH2)5NH2 → (asam dikarboksilat)
tersebut: (CH3)2C = CH2 atau – CH2 = C – CH2 | CH3 50. Jawaban: d Karet sintetis dengan monomer CH2 = CH – C(Cl) = CH2 mempunyai rumus struktur polimer: H | [– CH2 = CH – C – CH2 –]n atau | Cl
6
b.
2
c.
2. a.
CH3 5
H3C
48. Jawaban: d Pasangan polimer dan unit pengulangannya yang benar sebagai berikut.
polipropena
– CH – CH2 – | CH3
b.
polistirena
– CH2 – CH – | C6H5
c.
nilon-6,6
d.
poliester
e.
polikloroetena (PVC)
H H O O | | || || – N – (CH2)6 – C – C – (CH2)4 – C –
49. Jawaban: c Polimer dengan struktur –CH 2 C(CH 3 ) 2 CH 2 C(CH 3) 2 CH 2 C(CH 3 ) 2 – terbentuk melalui polimerisasi adisi sehingga monomernya mempunyai ikatan rangkap. Monomer dari polimer
3
2
1
C
CH
CH
C
O H
CH3 2-etil-3,4,4-trimetil pentanal
b.
O CH3 || | H3C – C – HC – CH3 1
2
3
4
3-metil-2-butanon
c.
O || H3C – C – CH2 – CH2 – CH3 metil
– O – CH2 – CH2 – OCO – C6H4 – CO – – CH2 – CH – | Cl
4
CH3 CH3 CH2
Unit Pengulangan
a.
1
CH3 – O – CH – CH3 3| CH3 2-metoksi propana
poliamida
Polimer
7
O H2C – CH3 || | CH3 – C – CH – CH2 – CH – CH3 1 2 4 5 |3 CH2 – CH2 – CH3 5-metil-3-propil-2-heptanon
(diamina)
O O H H || || | | – (C – (CH2)5C – N – (CH2)5N –)n + H2O
4
propil
metil propil keton 3. a.
CH3 – CH2 – OH + → CH3 – C
O + H
O → CH3 – C 2
O 2
→ CH3 – C
O + H2O H O OH
(asam etanoat)
Kimia Kelas XII
107
b.
O || CO2 + CH3 – MgCl → CH3 – C – OMgCl + H2O O → CH3 – C + MgOHCl OH
6. Cara untuk membuat metil etanoat dari metanol sebagai berikut. a. Esterifikasi menggunakan asam etanoat dan metanol. Reaksinya sebagai berikut.
(asam etanoat)
c.
H 2 SO 4 p e k a t
C2H5Cl + KCN → C2H5 – CN + KCl → C2H5 – CN + 2H2O → O C2H5 – C + NH3 OH
b.
7. a.
(asam propanoat)
4. Isomer ruang merupakan keadaan senyawa yang mempunyai rumus molekul sama, urutan sama, tetapi menunjukkan ruang yang berbeda. Isomer ruang dibedakan menjadi dua, yaitu cis dan trans. Isomer cis terjadi apabila gugus yang diikat atom C berada pada ruang sama. Sementara isomer trans gugus yang diikat berbeda ruang. Contoh: C2H2Br2. H H H Br \ / \ / C=C C=C / \ / \ Br Br Br H cis 1,2-dibromo etena
CH3COOH + CH3OH → CH 3 COOCH 3 refluks + H2O Asilasi menggunakan etanoil klorida. Reaksinya sebagai berikut. CH3COCl + CH3OH → CH3COOCH3 + HCl NO2
b.
Cl
c.
CH = CH2 Br Br
d. OH
trans1,2-dibromo etena
5. Cara membedakan propanol dengan propanon sebagai berikut. Jika propanol dan propanon ditambahkan secara terpisah dengan 2,4-dinitrofenilhidrazin pada suhu ruang, propanon akan memberikan endapan kuningoranye sedangkan propanol tidak menunjukkan perubahan yang tampak. O O2N || CH3 – C – CH3 + H2N – N – – NO2 → | H CH3 O2N \ C=N–N– – NO2 + H2O / | CH3 H 2,4-dinitrofenilhidrazin digunakan untuk membuktikan adanya aldehid dan keton.
e. NO2 NO2 NO2
f. NO2 I I
g.
I 8. Benzena sulit diadisi karena kumpulan elektron pada ikatan rangkapnya dapat berpindah (beresonansi) ke ikatan tunggal sehingga ikatan tunggalnya berubah menjadi ikatan rangkap dan hal ini berlangsung secara terus-menerus. e
e e e
108
Ulangan Tengah Semester 2
←→
e e
9. Polimer komersial merupakan polimer yang disintesis dengan biaya murah dan diproduksi secara besar-besaran. Contoh polietilena dan polipropilena. Sebaliknya, polimer teknik merupakan polimer yang mempunyai sifat unggul dan harganya mahal. Contoh poliamida dan polikarbonat.
10. Karet sintesis digunakan sebagai bahan pembuatan ban mobil karena bersifat keras dan kuat. Proses yang digunakan dalam pembuatan ban mobil tersebut berupa proses vulkanisir yaitu terbentuknya ikatan silang antara rantai polimer SBR (stirena dan 1,3-butadiena) dengan atom belerang.
Kimia Kelas XII
109
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi
Kompetensi Dasar
Nilai
4. Memahami senyawa organik dan reaksinya, benzena dan turunannya, dan makromolekul.
4.3 Mendeskripsikan struktur, tata nama, penggolongan, sifat dan kegunaan makromolekul (polimer, karbohidrat, dan protein).
Kreatif
Indikator Menguji kandungan karbohidrat dalam berbagai jenis makanan yang ada di sekitarnya.
Dalam bab ini akan dipelajari: Penggolongan, Sifat, dan Uji Karbohidrat
Karbohidrat
Menjelaskan penggolongan, sifat, dan uji karbohidrat
•
Mengelompokkan karbohidrat.
•
Menyebutkan sifat-sifat karbohidrat.
•
Menyebutkan macam-macam uji karbohidrat.
•
Mengidentifikasi karbohidrat dengan uji cermin perak (Tollens).
Siswa dapat menyebutkan golongan karbohidrat, sifat-sifat karbohidrat, dan uji karbohidrat
110
Karbohidrat
A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: e Jenis monosakarida meliputi glukosa, fruktosa, galaktosa, dan pentosa. Sementara itu, maltosa, laktosa, dan sukrosa tergolong oligosakarida. Selulosa termasuk polisakarida. 2. Jawaban: e Karbohidrat yang tidak mengalami hidrolisis adalah golongan monosakarida yang meliputi glukosa, galaktosa, dan fruktosa. 3. Jawaban: a Ribosa merupakan monosakarida dengan lima atom karbon. Ribosa memiliki rumus molekul: O // C–H | H – C – OH | H – C – OH | H – C – OH | CH2OH D-ribosa 4. Jawaban: a Maltosa mudah larut dalam air dan mempunyai rasa lebih manis daripada laktosa, tetapi kurang manis daripada sukrosa. Maltosa terdapat secara alami di dalam tepung terigu (pati). Buah-buahan dan tebu mengandung banyak sukrosa. Susu mengandung laktosa. Adapun telur mengandung protein dan lemak. 5. Jawaban: c Suatu karbohidrat akan mengalami dehidrasi atau kehilangan air jika dipirolisis dengan panas atau dengan asam sehingga terbentuk arang atau karbon dan uap air. 6. Jawaban: d Hidrolisis sempurna maltosa menghasilkan glukosa dan glukosa (2 molekul glukosa). 7. Jawaban: e Pereaksi Seliwanoff merupakan campuran antara 1,3-dihidroksi benzena (resorsinol) dengan HCl encer. Uji ini memberikan hasil positif jika warna campuran berubah menjadi merah. Uji ini digunakan untuk mengidentifikasi adanya fruktosa.
8. Jawaban: b Glukosa merupakan suatu aldoheksosa dan sering disebut dekstrosa karena mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kanan. Glukosa merupakan gula pereduksi. 9. Jawaban: a Jenis Makanan
Jenis Karbohidrat
Hasil Identifikasi
a.
Galaktosa
Hasil uji Fehling menghasilkan Cu2O
b.
Laktosa
Hasil uji Molisch menghasilkan warna merah–ungu
c.
Glukosa
Hasil uji Molisch menghasilkan warna merah–ungu
d.
Sukrosa
Tidak terjadi perubahan saat diuji dengan pereaksi Fehling
e.
Amilum
Terjadi perubahan warna biru saat direaksikan dengan iodin
10. Jawaban: e Dari kelima pilihan karbohidrat, yang memberikan endapan merah bata dengan pereaksi Fehling adalah maltosa (glukosa–glukosa) dan laktosa (glukosa–galaktosa). Jika dihidrolisis akan menghasilkan karbohidrat (monosakarida) yang berlainan. Dengan demikian, karbohidrat (disakarida) tersebut adalah laktosa karena terbentuk dari glukosa dan galaktosa. B. Uraian 1. Aldosa yaitu suatu monosakarida yang mempunyai gugus fungsi aldehid, misalnya glukosa dan galaktosa. Adapun ketosa yaitu suatu monosakarida yang mempunyai gugus fungsi keton, misalnya fruktosa. 2. Sifat-sifat glikogen sebagai berikut. a. Mudah larut dalam air panas. b. Larutannya dapat mereduksi larutan Fehling. c. Bersifat optis aktif ke kanan. d. Hidrolisis dengan asam-asam encer menghasilkan glukosa. e. Hidrolisis dengan amilosa menghasilkan maltosa. 3. a.
Reaksi hidrolisis amilum
→ nC12H22O11 2(C6H10O5)n + nH2O * *
maltosa
Reaksi ini berlanjut ke reaksi berikutnya, sebagai berikut.
→ 2C6H12O6 C12H22O11 + H2O
*
glukosa
Kimia Kelas XII
111
b.
Reaksi hidrolisis sukrosa Reaksi ini berlangsung dalam suasana asam encer.
→ C6H12O6 C12H22O11 + H2O
*
glukosa + C6H12O6 fruktosa
4. Pembentukan osazon digunakan untuk mengidentifikasi karbohidrat karena gugus aldehid atau keton pada karbohidrat akan membentuk osazon jika dipanaskan bersama fenilhidrazin terlebih dahulu. Selain itu, pembentukan osazon juga digunakan untuk membedakan beberapa monosakarida. Misal, glukosa dan galaktosa yang terdapat dalam urine wanita yang sedang menyusui. Reaksi antara glukosa dengan fenilhidrazin akan membentuk D-glukosa fenilhidrazon dan berlanjut membentuk D-glukosazon. HCO HC = NNHC6H6 HCOH
HCOH
HOCH + C6H5NHNH2 → HOCH HCOH
HCOH
HCOH
HCOH
CH2OH
+
1. Jawaban: e Hidrolisis laktosa dilakukan dengan bantuan asam atau enzim. Hidrolisis sempurna dari laktosa menghasilkan glukosa dan galaktosa. 2. Jawaban: b Menurut rumus Haworth, struktur karbohidrat dituliskan dalam bentuk cincin furan atau piran. Jika senyawa berbentuk α, posisi gugus –OH pada atom C nomor 1 mengarah ke bawah. Dengan demikian, penulisan struktur α-D-glukosa sebagai berikut.
112
O
H
H OH
H
H
OH
HO
Karbohidrat
HOCH 2C6H5NHNH2 + H2O →HCOH HCOH CH2OH + C6H5NH2 + NH3 + 2H2O 5. Uji Molisch merupakan cara paling umum untuk menunjukkan adanya senyawa karbohidrat dalam suatu sampel. Cincin berwarna ungu menunjukkan bahwa sampel larutan mengandung karbohidrat. Pereaksi Fehling digunakan untuk menguji sifat karbohidrat sebagai gula pereduksi. Uji ini positif jika terbentuk endapan merah bata. Oleh karena itu, kemungkinan sampel larutan mengandung monosakarida (glukosa, fruktosa, atau galaktosa), maltosa, dan laktosa. Pereaksi Seliwanoff merupakan uji khusus fruktosa. Pengujian yang dilakukan terhadap sampel larutan menghasilkan warna merah. Hal ini menunjukkan bahwa sampel tersebut merupakan fruktosa.
D-glukosafenilhidrazon
A. Pilihan Ganda
CH2OH
C = NNHC6H5
CH2OH
D-glukosa
H
HC = NNHC6H5
OH
← mengarah ke bawah
3. Jawaban: a Sifat-sifat fisik karbohidrat sebagai berikut. 1) Pada suhu kamar, karbohidrat dapat berupa zat padat, hablur tidak berwarna (misal sukrosa dan glukosa), zat padat amorf (misal pati), dan basa serat (misal selulosa). 2) Sebagian besar karbohidrat bersifat dapat memutar bidang polarisasi cahaya. 4. Jawaban: b Ketosa adalah monosakarida yang mempunyai gugus fungsi keton, contoh fruktosa. 5. Jawaban: b Semua karbohidrat yang dikonsumsi manusia akan dihidrolisis dan diubah menjadi glukosa. Apabila kadar glukosa dalam darah meningkat, glukosa akan diubah menjadi glikogen. Sebaliknya, apabila kadar glukosa dalam darah menurun, glikogen akan diuraikan kembali menjadi glukosa.
6. Jawaban: b Disakarida yang terbentuk dari glukosa dan fruktosa yaitu sukrosa. Jika dihidrolisis, sukrosa akan terpecah dan menghasilkan glukosa dan fruktosa. Laktosa terbentuk dari galaktosa dan glukosa. Selulosa merupakan polisakarida. Maltosa terbentuk dari dua molekul glukosa. Galaktosa merupakan monosakarida.
←
7. Jawaban: d Glukosa tergolong gula yang mengandung gugus O // aldehid (–C ). Adanya gugus aldehid ini, meng\ H akibatkan glukosa dapat mereduksi dan menghasilkan warna merah bata dari Cu2O O O // // –C + 2CuO → –C + Cu2O \ \ H OH 8. Jawaban: d Larutan iodin (I 2 ) digunakan untuk menguji polisakarida dalam suatu sampel, misal amilum. Amilum terdapat dalam pati. Molekul amilum terdiri atas dua komponen, yaitu amilosa dan amilopektin. Penambahan iodin ke dalam amilum mengakibatkan terbentuknya senyawa kompleks dengan amilosa (bagian dari amilum yang larut dalam air) sehingga terbentuk warna biru. 9. Jawaban: c Polisakarida digolongkan menjadi dua jenis, yaitu homopolisakarida dan heteropolisakarida. Homopolisakarida mengandung satu jenis monomer, contohnya adalah pati (amilum), glikogen, dan selulosa. Adapun heteropolisakarida mengandung dua jenis atau lebih monomer, contohnya kitin. 10. Jawaban: e Suatu senyawa membentuk endapan cermin perak saat bereaksi dengan pereaksi Tollens, artinya senyawa tersebut mungkin monosakarida (glukosa, fruktosa, dan galaktosa), maltosa, dan laktosa. Jika dihidrolisis, senyawa tersebut menghasilkan dua macam karbohidrat yang berlainan. Jadi, senyawa tersebut merupakan disakarida yaitu laktosa. 11. Jawaban: b Struktur galaktosa mirip dengan glukosa. Perbedaan keduanya terdapat pada letak gugus –OH pada atom karbon nomor 4. Gugus –OH senyawa galaktosa terletak di sebelah kiri, sedangkan gugus –OH senyawa glukosa terletak di sebelah kanan.
12. Jawaban: c Hidrolisis maltosa menghasilkan dua molekul glukosa. Uji maltosa dengan larutan Fehling menghasilkan endapan merah bata, sedangkan uji dengan larutan iodin tidak menghasilkan warna biru. 13. Jawaban: c Sukrosa merupakan disakarida yang terbentuk dari glukosa dan fruktosa. Dengan demikian, apabila mengalami hidrolisis akan membentuk kembali monosakarida-monosakarida pembentuknya. 14. Jawaban: d O // Fruktosa tidak memiliki gugus – C sehingga tidak \ H dapat mereduksi Fehling. Oleh karena itu, fruktosa tidak menghasilkan endapan merah bata Cu2O dan tidak dapat dihidrolisis. 15. Jawaban: a Pada atom C asimetris nomor 2, gugus –OH berada di posisi kanan dan gugus –H berada di posisi kiri. Dengan demikian, senyawa tersebut berbentuk D dengan nama D-gliseraldehid. CHO HO
C
H
= L-gliseraldehid
CH2OH CHO H
C
OH
H
C
OH
= D-eritrosa
CH2OH CHO H
C
OH
HO
C
H
= L-eritrosa
CH2OH CHO HO
C
H
H
C
OH
= D-treosa
CH2OH
Kimia Kelas XII
113
16. Jawaban: b Sifat-sifat glikogen sebagai berikut. 1) Dalam larutannya dapat mereduksi Fehling. 2) Pada hidrolisis dengan asam encer, glikogen membentuk glukosa. 3) Mudah larut dalam air panas. 17. Jawaban: c Laktosa dihidrolisis menghasilkan glukosa + galaktosa. 18. Jawaban: c Amilum mengandung dua senyawa yang merupakan polimer dari glukosa, yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa dapat larut di dalam air panas, sedangkan amilopektin tidak larut di dalam air panas. Oleh karenanya, tepung yang dicampur dengan air panas akan membentuk koloid. 19. Jawaban: b Belalang memiliki rangka luar berupa heteropolisakarida yaitu kitin.
3. 1
CHO C
O
C
H
C
OH
C
OH
2
HO
3
H
4
H
5
CH2OH
6
D-fruktosa
D-fruktosa dalam struktur Haworth diperoleh dengan bentuk cincin segi lima yang disebut furan. Karbohidrat yang membentuk struktur cincin segi lima disebut furanosa. O
5
HOH2C H
HO
C 3
C 2
H
B. Uraianut! 1. Glukosa sering disebut sebagai dekstrosa karena di dalam air, glukosa akan memutar bidang polarisasi ke arah kanan. 2. Reaksi peragian pati sebagai berikut. <* 2(C6H10O5) + nH2O → nC12H22O11
maltosa
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 maltosa
glukosa
glukosa
* → 2C2H5OH + CO2 C6H12O6
etanol
Senyawa yang dihasilkan dari peragian tersebut adalah etanol.
114
Karbohidrat
1
CH2OH
O C
4
→ ←
H
HO
C
2
H 3
OH
H
β-D-fruktofuranosa (posisi –OH ke atas)
1
CH2OH
C
H
rantai terbuka (D-fruktosa)
O
5
HOH2C
CH2OH C
C
4
→ ←
OH
C
C
C
4
OH
20. Jawaban: d Di dalam tubuh, karbohidrat akan dihidrolisis menjadi glukosa. Kelebihan glukosa dalam tubuh diubah menjadi glikogen. Hormon insulin sangat diperlukan untuk mengubah kelebihan glukosa dalam tubuh menjadi glikogen. Pada penderita penyakit diabetes, jumlah hormon insulin sangatlah kurang sehingga kadar glukosa dalam darah akan berlebihan karena tidak diubah menjadi glikogen.
5
HOH2C
OH
H
HO
C
2
H 3
OH
1
OH
C
H
α-D-fruktofuranosa (posisi –OH ke bawah)
4. Mutarotasi yaitu perubahan rotasi atau putaran. Jika kristal glukosa murni dilarutkan ke dalam air, larutannya akan memutar cahaya terpolarisasi ke arah kanan. Namun, jika larutan itu dibiarkan beberapa waktu dan diamati putarannya, sudut putarannya berubah menjadi semakin kecil dan akhirnya menjadi stabil. 5. Sifat-sifat laktosa sebagai berikut. a. Bersifat optis aktif putar kanan. b. Apabila dihidrolisis menghasilkan glukosa dan galaktosa. c. Tidak mengalami fermentasi. d. Dapat mereduksi larutan Fehling.
6. Struktur pentosa
O C H
C
H OH
H
C
OH
H
C
OH
7. Perbedaan amilosa dan amilopektin sebagai berikut.
O C HO
C
H H
H
C
OH
H
C
OH
dan
CH2OH
O
O C C
OH OH
H
C
→ Ag(s) H endapan perak OH + H
H
C
OH
H
C
OH
C
OH → Cu2O(s) H
C
OH
H
AgO/Tollens
CuO/Fehling
CH2OH
endapan merah bata
CH2OH
Struktur lingkar 6 dari pentosa O C H
C
H OH
H
C
OH
H
C
OH
CH2OH
Amilosa
1.
Kurang larut dalam alkohol
Larut dalam alkohol
2.
Larut dalam air panas
Tidak larut dalam air panas
3.
Dengan iodin berwarna biru
Dengan iodin berwarna ungu atau merah lembayung
4.
Terdiri atas 250–300 unit glukosa
Terdiri atas lebih dari 1.000 unit glukosa
5.
Antarglukosa terikat dengan ikatan α–1,4glikosidik → rantai lurus
Antarglukosa terikat dengan ikatan α–1,4 glikosidik dan sebagian ikatan α–1,6 glikosidik → rantai bercabang
CH2OH
Reaksi positif terhadap Tollens dan Fehling
C
No.
H
HO
H O OH H
H
OH
H OH
Amilopektin
8. Sifat-sifat pati sebagai berikut. a. Sedikit larut dalam air dingin. b. Daya reduksinya sangat kecil. c. Mudah dihidrolisis dengan asam-asam encer. d. Dengan larutan iodin akan memberikan warna biru. 9. Apabila dalam urine terdapat asam urat atau kreatinin, kedua senyawa ini dapat mereduksi pereaksi Fehling, tetapi tidak dapat mereduksi pereaksi Benedict. Apabila urine seseorang membentuk endapan merah bata setelah ditetesi pereaksi Benedict, disimpulkan bahwa di dalam urine tersebut terkandung glukosa. Hal ini mengindikasikan bahwa orang tersebut mengidap penyakit diabetes melitus. 10. Kegunaan selulosa sebagai berikut. a. Pembuatan kain katun. b. Pembuatan kertas saring. c. Pembuatan kertas pembungkus rokok.
Kimia Kelas XII
115
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi 4. Memahami senyawa organik dan reaksinya, benzena dan turunannya, dan makromolekul.
Kompetensi Dasar 4.3
Mendeskripsikan struktur, tata nama, penggolongan, sifat dan kegunaan makromolekul (polimer, karbohidrat, dan protein).
Nilai
Indikator
Peduli Sosial
Mengingatkan keluarga dan teman-teman mengenai bahaya bakteri Salmonella sp. jika mengonsumsi telur mentah atau setengah matang.
Dalam bab ini akan dipelajari: 1. Asam Amino 2. Protein
Protein
Mendeskripsikan mengenai asam amino
Menuliskan rumus struktur asam amino esensial dan asam amino nonesensial
Siswa mampu menuliskan struktur serta menyebutkan sifat dan pengelompokan asam amino esensial dan nonesensial
Mendeskripsikan mengenai protein
• •
Menentukan gugus peptida pada protein Mengidentifikasi protein dalam makanan
Siswa mampu menyebutkan sifat, pengelompokan, gugus peptida, identifikasi, dan proses denaturasi protein
Siswa dapat menjelaskan struktur, sifat dan pengelompokan asam amino dan protein sehingga mampu mengidentifikasi adanya gugus peptida yang menunjukkan adanya kandungan protein dalam sampel makanan.
116
Protein
A.
Sistein:
Pilihan Ganda
1. Jawaban: b Asam amino dapat membentuk ion bermuatan ganda karena terjadi pelepasan proton pada gugus yang sekaligus ditangkap oleh molekul bebas pada gugus amina. Ion bermuatan ganda tersebut dikenal dengan ion zwitter. 2. Jawaban: b Asam amino esensial merupakan asam amino yang tidak dapat disintesis di dalam tubuh sehingga harus disuplai dari makanan. Sebaliknya, asam amino nonesensial adalah asam amino yang dapat disintesis oleh tubuh. 3. Jawaban: a Lisin merupakan asam amino yang bersifat basa. Contoh asam amino yang bersifat asam adalah asam glutamat. Contoh asam amino yang bersifat netral karena tidak bermuatan adalah sistein dan serin. Contoh asam amino yang bersifat hidrofob adalah glisin dan alanin. Asam amino asimetris terdapat pada asam amino optis aktif yaitu asam amino yang mempunyai atom C-α.
H HS
HO CH2
COOH
5. Jawaban: a Asam amino esensial yang tidak terkandung dalam protein beras adalah lisin dan treonin. Lisin: H H3N
CH2 CH2 CH2
CH2 C COOH NH2
H
Treonin: CH3
CH
C COOH
OH
NH2
H CH2
C COOH = fenilalanin NH2
H
H3C
C
H3C
COOH
C NH2
4. Jawaban: d Rumus struktur asam amino treonin adalah: O CH3 CH CH C OH OH NH2 Serin:
CH2
H CH
C COOH = valin NH2
NH2 Glisin:
H3C
H
H3 C
H
C
H CH
CH2 C COOH = leusin NH2
COOH
H
NH2 CH3 CH2 CH
Alanin:
CH3 NH2
H CH3
C NH2
C COOH = isoleusin
COOH
6. Jawaban: b Glisin adalah satu-satunya asam amino yang tidak bersifat optis aktif karena tidak memiliki atom C asimetris.
Kimia Kelas XII
117
7. Jawaban: d Asam amino yang merupakan asam amino nonesensial yaitu alanin, asparagin, asam aspartat, sistein, asam glutamat, glutamin, glisin, prolin, serin, dan tirosin. Asam amino yang merupakan asam amino esensial di antaranya arginin, histidin, isoleusin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, lisin, dan valin. 8. Jawaban: c H
H
CH2 C COOH
CH2
HO
NH2
C COOH NH2
Fenilalanin
Tirosin
Kedua asam amino tersebut mengandung rantai benzena. 9. Jawaban: b Pada saat asam amino-asam amino berkondensasi untuk membentuk ikatan peptida, akan dilepaskan molekul air (H2O). Reaksinya sebagai berikut.
b.
Asam amino dapat membentuk zwitter ion yaitu ion yang bermuatan ganda. Hal ini karena pada asam amino terjadi pelepasan H+ yang sekaligus ditangkap oleh molekul bebas pada gugus amina. Adanya zwitter ion mengakibatkan asam amino memiliki kepolaran yang tinggi, dapat larut dengan baik dalam air, dan tidak mudah menguap. c. Asam amino bersifat optis aktif karena mempunyai atom C asimetris atau atom C kiral, yaitu atom C yang mengikat empat buah gugus yang berbeda (–H, –COOH, –NH2, dan –R), kecuali glisin. 2. R merupakan alkil yaitu gugus pembeda antara asam amino yang satu dengan asam amino yang lainnya. 3. Reaksi-reaksi yang memperlihatkan sifat amfoter asam amino sebagai berikut. a. Sifat amfoter dapat membentuk ester apabila direaksikan dengan alkohol. O
H R H
COOH + H 3 C
C
CH
R′OH → R
H2N
O
C
C
H
R
N
C
H
CH3
Glisin-alanin (senyawa dipeptida)
COOH + H2O
Air
10. Jawaban: c Asam amino esensial ada 8, yaitu fenilalanin, valin, lisin, isoleusin, metionin, treonin, triptofan, dan lisin. Bagi bayi, asam amino esensial ada 10, yaitu asam amino tersebut ditambah arginin dan histidin. B.
Uraian
1. Sifat-sifat asam amino sebagai berikut. a. Asam amino bersifat amfoter yaitu dapat bersifat asam dan juga bersifat basa. Hal ini karena asam amino mempunyai gugus karboksil yang bersifat asam dan juga gugus amina yang bersifat basa.
CH
C
O–
+
H2O
→ R
NH 2
C
O–
+ OH–
4. Asam amino esensial tidak disintesis dalam tubuh. Sebaliknya, asam amino nonesensial dapat disintesis dalam tubuh. Contoh asam amino esensial yaitu arginin, histidin, isoleusin, leusin, lisin, metionin, dan fenilalanin. Sementara itu, contoh asam amino nonesensial yaitu alanin, asparagin, sistein, serin, dan glisin. 5. Spesi asam amino bergantung pada pH larutan: pH = TIE = netral (sebagai ion zwitter) pH < TIE = bermuatan positif (sebagai kation) pH > TIE = bermuatan negatif (sebagai anion) +H
3N
CH
+H
COOH
3N
CH
COO –
CH 3
CH 3
pH = 4 (kation)
pH = 6 (zwitter ion) H2N
CH
COO –
CH 3
Protein
O CH NH 3
pH = 8 (anion)
118
+ H2O
Asam amino dengan air melepaskan OH–
b.
H
C
NH 2
O H
O CH
OR′
NH 2
α-alanin (asam amino)
Glisin (asam amino)
+
C OH
COOH →
NH 2
NH2
CH
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: a Ikatan peptida adalah ikatan yang mengaitkan dua molekul asam amino. Ikatan ini terjadi dengan melepaskan molekul air (H – OH). 2. Jawaban: d Protein merupakan suatu makromolekul yang tersusun dari beberapa jenis asam amino. 3. Jawaban: d Sifat-sifat protein: 1) ada yang larut dan ada yang tidak larut dalam air; 2) mengalami kerusakan struktur pada suhu tinggi; 3) memiliki viskositas yang lebih besar daripada air sebagai pelarutnya; 4) mengkristal jika ditambah amonium sulfat; 5) pengocokan dapat mengakibatkan denaturasi protein. 4. Jawaban: d Protein yang berfungsi sebagai pengatur reaksi dalam tubuh adalah hormon. Enzim merupakan protein yang berfungsi sebagai biokatalis. Protein kontraktil adalah protein yang berfungsi menggerakkan otot. Protein transpor adalah protein yang berfungsi mengangkut O2 ke sel. Protein struktural adalah protein yang berfungsi melindungi jaringan di bawahnya. 5. Jawaban: b α-keratin termasuk protein yang terdapat pada tanduk, rambut, dan kulit. β-keratin termasuk protein yang terdapat pada kepompong ulat sutra, jaring laba-laba, paruh burung atau unggas, dan kuku. Kolagen termasuk protein pada kulit, urat, tulang, dan jaringan penghubung. Tripsin termasuk enzim, sedangkan provitamin termasuk protein globular. 6. Jawaban: e Uji Biuret digunakan untuk mengetahui ada atau tidaknya ikatan peptida dalam suatu senyawa. Caranya protein ditambah beberapa tetes CuSO4 dan NaOH sehingga dihasilkan warna merah dan ungu. Uji Tollen dan Fehling digunakan untuk membedakan aldehid dan keton pada karbohidrat. Uji iodin juga digunakan untuk menguji adanya polisakarida pada karbohidrat. Uji Bayer digunakan untuk menunjukkan kereaktifan heksana, benzena, dan sikloheksana terhadap oksidator KMnO4 yang merupakan katalis.
7. Jawaban: d Sampel makanan positif mengandung protein jika diuji dengan reaksi Biuret menghasilkan warna ungu. Uji xantoproteat adalah uji terhadap protein yang mengandung gugus fenil (cincin benzena). Apabila protein yang mengandung cincin benzena dipanaskan dengan asam nitrat pekat akan terbentuk warna kuning. Warna kuning berubah menjadi jingga apabila sampel dibuat alkalis (basa) dengan ditetesi larutan NaOH. Bahan yang mengandung inti benzena adalah ikan dan putih telur. 8. Jawaban: e Kegunaan protein sebagai berikut. 1) Biokatalis (enzim). 2) Mengangkut oksigen ke sel (protein transpor). 3) Cadangan makanan (protein cadangan). 4) Menggerakkan otot (protein kontraksil). 5) Melindungi jaringan di bawahnya (protein struktural). 6) Pelindung terhadap mikroorganisme patogen (protein pelindung). 7) Mengatur reaksi dalam tubuh (hormon). Sumber energi utama bagi tubuh berupa karbohidrat. Cadangan energi bagi tubuh berasal dari lemak. Antibodi terhadap racun yang masuk ke dalam tubuh berasal dari antioksidan seperti vitamin. 9. Jawaban: d Protein mempunyai sifat-sifat: 1) tidak tahan pada suhu tinggi; 2) tidak tahan pada perubahan pH yang ekstrem; 3) memiliki ion zwitter; 4) tersusun dari beberapa asam amino. 10. Jawaban: b Denaturasi protein disebabkan oleh: 1) suhu tinggi; 2) radiasi sinar ultraviolet; 3) perubahan pH yang sangat ekstrem; 4) pelarut organik; 5) zat kimia tertentu; 6) gerakan mekanik; 7) ion logam berat. B.
Uraian
1. Para ahli biokimia menggunakan singkatan untuk menuliskan struktur polipeptida. Setiap asam amino diberi lambang dengan tiga huruf. Contoh polipeptida yang terdiri atas 10 asam amino dituliskan sebagai berikut. Gly – Phe – Cys – Ser – Ala – Gly – Asp – Ala – Lys – Asp Kimia Kelas XII
119
Keterangan: Gly = glisin Phe = fenilalanin Cys = sistein Ser = serin Ala = alanin Asp = asam aspartat Lys = lisin Dalam penulisan rangkaian asam amino tersebut, ujung amino (asam amino dengan gugus amino bebas) ditempatkan di sebelah kiri. Sementara itu, ujung karboksil di sebelah kanan. Glisin mempunyai gugus –NH2 bebas, sedangkan asam aspartat (Asp) mempunyai gugus –COOH bebas. 2. a.
b.
c.
Adanya ikatan peptida dapat diketahui dengan melakukan uji Biuret yaitu dengan menetesi sampel dengan larutan NaOH, kemudian larutan tembaga(II) sulfat encer sehingga terbentuk warna ungu. Adanya cincin benzena dapat diketahui dengan menggunakan uji Xantoproteat yaitu dengan memanaskan sampel dengan asam nitrat pekat sehingga terbentuk warna kuning kemudian menjadi jingga. Adanya belerang dapat diketahui dengan memanaskan larutan protein dengan larutan NaOH pekat dan diberi beberapa tetes larutan timbal asetat sehingga terbentuk endapan hitam.
3. Berdasarkan fungsinya, protein dibedakan menjadi: a. enzim yang berfungsi sebagai biokatalis, misal tripsin, b. protein transpor berfungsi untuk mengangkut O2 ke sel, contoh hemoglobin, c. protein cadangan berfungsi sebagai makanan cadangan, contoh ovalbumin, d. protein kontraktil berfungsi untuk menggerakkan otot, contoh aktin, e. protein struktural berfungsi untuk melindungi jaringan di bawahnya, contoh keratin, f. protein pelindung berfungsi sebagai pelindung terhadap mikroorganisme patogen, contoh antibodi dan trombin, dan g. protein pengatur berfungsi mengatur reaksi dalam tubuh, contoh insulin.
120
Protein
4. Denaturasi protein dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut. a. Pemanasan Pemanasan protein mengakibatkan terjadinya koagulasi yang hebat dan koagulasi ini tidak dapat balik, artinya terjadi kerusakan permanen pada strukturnya. b. Pendinginan Pendinginan mengakibatkan protein mengalami koagulasi sementara, artinya reaksinya dapat balik. c. Perlakuan mekanik Perlakuan mekanik seperti irisan pisau, pengocokan, atau pengadukan merupakan perlakuan mekanik yang merusak protein hingga terjadi denaturasi. d. Tekanan hidrostatik Tekanan hidrostatik biasa dilakukan untuk mengawetkan makanan. Tekanan ini dapat mengakibatkan rusaknya protein dengan terjadinya denaturasi. e. Radiasi Makanan yang mengalami radiasi untuk kebutuhan sterilisasi, kandungan proteinnya akan rusak karena dampak radiasi yang ditimbulkan. 5. Adanya protein suatu sampel dapat diidentifikasi dengan pereaksi Biuret. Protein ditambah beberapa tetes CuSO4 dan NaOH akan berwarna merah atau ungu. Uji ini dilakukan untuk mengetahui adanya ikatan peptida. Adanya ikatan peptida menunjukkan bahwa sampel tersebut mengandung protein. Selanjutnya, identifikasi adanya gugus indol dalam protein dilakukan dengan uji Hopkins-Cole. Protein dicampur dengan pereaksi Hopkins-Cole kemudian ditambahkan asam sulfat perlahan-lahan. Campuran tersebut akan membentuk lapisan di bawah larutan protein sehingga terbentuk cincin di antara kedua lapisan. Cincin tersebut menunjukkan adanya gugus indol.
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: d Rumus struktur asam amino tersebut sebagai berikut. H serin
CH2
= HO
C COOH NH2
H glisin
= H
C COOH NH2
prolin
= HC 2
H2C
COOH
N
C
H H sistein = HS
CH2
C COOH NH2 H
tirosin = HO
CH2
Jadi, asam amino yang mengandung cincin aromatik adalah tirosin. Tirosin mengandung cincin benzena. 2. Jawaban: a Histidin merupakan asam amino esensial. Sementara itu, alanin, sistein, glisin, dan prolin merupakan asam amino nonesensial. 3. Jawaban: a Rumus struktur yang merupakan gugus ulang dari suatu protein adalah: H
C
C
N
O
H
R C
C
N
O
H
H
N
8. Jawaban: b Protein berperan sebagai biokatalis untuk reaksireaksi kimia dalam sistem makhluk hidup. Protein dapat mengendalikan jalur dan waktu metabolisme yang kompleks untuk menjaga kelangsungan hidup organisme. Sistem metabolisme akan terganggu jika biokatalis yang berperan di dalamnya mengalami kerusakan.
C COOH NH2
R
6. Jawaban: c Adanya protein dalam makanan dapat diuji dengan reaksi Biuret. Hasil positif jika sampel berwarna ungu. Makanan berprotein yang mengandung inti benzena jika diuji dengan Xantoprotein akan berwarna kuning (jingga). Protein yang mengandung unsur belerang jika diuji dengan timbal(II) asetat akan berwarna cokelat kehitaman. Bahan makanan tersebut dijumpai pada bahan makanan K dan M. 7. Jawaban: d Ikatan peptida terjadi antara atom C dari gugus karboksil (–COOH) dengan atom N dari gugus amina (–NH2) yaitu: O H
CH2 CH
5. Jawaban: c Protein merupakan suatu polimer alam (biopolimer) dengan asam amino sebagai monomer yang dihubungkan dengan ikatan peptida.
4. Jawaban: d Antarmolekul asam amino yang saling berikatan membentuk protein terdapat ikatan kovalen yang disebut sebagai ikatan peptida. Ikatan peptida ini terjadi antara atom C dari gugus karboksil (–COOH) dengan atom N dari gugus amina (–NH2).
9. Jawaban: e Asam amino mempunyai dua gugus fungsional, yaitu gugus amina (–NH2) dan gugus karboksil (–COOH). 10. Jawaban: d Denaturasi protein adalah hilangnya sifat-sifat alamiah protein karena rusaknya struktur-struktur protein selain struktur utama. Proses denaturasi protein dapat terjadi akibat penambahan alkohol dan larutan garam, serta pemanasan. 11. Jawaban: b Enzim merupakan senyawa yang termasuk golongan protein. Contoh enzim amilase, hidrolase, dan urease. 12. Jawaban: d Mukoprotein merupakan contoh gabungan molekul protein dengan karbohidrat. Contoh gabungan molekul protein dengan senyawa bukan protein lainnya yaitu lipoprotein (protein dengan lemak) dan nukleoprotein (protein dengan asam nukleat).
Kimia Kelas XII
121
13. Jawaban: e Prolamin merupakan protein tunggal Lipoprotein → asam amino + lipid Glikoprotein → asam amino + karbohidrat Fosfoprotein → asam amino + fosfor Kromoprotein → asam amino + zat warna 14. Jawaban: b Protein yang pertama kali berhasil ditentukan struktur primernya adalah insulin. Insulin merupakan hormon yang berfungsi mengatur kadar gula darah. Insulin digunakan untuk terapi bagi orang yang menderita kekurangan insulin (diabetes melitus). Miosin berperan dalam sistem kontraksi otot kerangka. Fibroin merupakan komponen utama dalam serat sutra dan jaring laba-laba. Trombin merupakan protein penggumpal darah jika sistem pembuluh terluka. Ribonuklease merupakan protein yang berfungsi sebagai biokatalisator (enzim). 15. Jawaban: d Uji keberadaan protein (ikatan peptida) dilakukan dengan cara mereaksikannya dengan pereaksi Biuret. Hasil positif jika memberikan warna ungu. Pada tabel tersebut, bahan makanan yang mengandung protein adalah K, M, dan O. 16. Jawaban: d Kelebihan asam amino di dalam tubuh akan diubah menjadi asam piruvat dan digunakan sebagai sumber energi. Enzim merupakan protein. Arginin dan asam aspartat merupakan asam amino.
21. Jawaban: e H
CH3
CH COOH
19. Jawaban: b Albumin dalam putih telur disebut ovalbumin. Foxalbumin: albumin dalam biji jarak. Laktalbumin: albumin dalam susu. Glutein: protein dalam tumbuh-tumbuhan dan memiliki sifat globulin. Ovoglobulin: globulin dalam putih telur. 20. Jawaban: d Adanya protein dalam sampel makanan dapat diuji dengan uji Biuret. Uji positif jika memberikan warna ungu. Adanya belerang dalam protein, dapat diuji dengan reaksi Pb(II) asetat. Uji positif jika memberikan warna hitam. Jadi, protein yang mengandung belerang adalah susu dan putih telur.
122
Protein
CH
CH3
CH3 NH2
|
NH2 Alanin
C COOH
Leusin
Keduanya mengandung gugus R berupa rantai karbon alifatik. 22. Jawaban: e Semua asam amino bersifat optis aktif, kecuali glisin. Hal ini karena glisin tidak mempunyai atom C asimetris. 23. Jawaban: b Fenilalanin, triptofan, dan tirosin mengandung benzena. 24. Jawaban: a Rumus struktur prolin, histidin, dan triptofan sebagai berikut.
Prolin:
H2C
CH2
H2C
CH COOH N H H
Histidin:
HC
C CH2 C COOH
N
17. Jawaban: c Protein baru: ABCDEF, BCDEFG, CDEFGH, DEFGHI, dan EFGHIJ. 18. Jawaban: b Uji Biuret dilakukan untuk mengetahui adanya protein. Jadi, dari data percobaan di atas makanan yang mengandung protein adalah A, C, dan E.
CH3 CH2
NH
NH2
C H
H
Triptofan:
C N
CH
CH2 C COOH NH2
H
Ketiganya mengandung gugus R heterosiklik. 25. Jawaban: a Kristalisasi protein dilakukan dengan penambahan garam amonium sulfat atau natrium klorida. Penambahan tersebut bertujuan untuk menurunkan kelarutan protein. Pada titik isoelektrik, kelarutan protein paling kecil sehingga mudah dikristalkan. 26. Jawaban: c Jika suatu larutan protein, misal albumin telur, dipanaskan secara perlahan-lahan hingga suhu mencapai 60°–70°C, lama-kelamaan larutan tersebut akan menjadi keruh dan akhirnya mengalami koagulasi (penggumpalan). Protein tersebut tidak dapat larut kembali pada proses
pendinginan. Peristiwa tersebut dinamakan denaturasi protein. Adsorpsi merupakan penyerapan ion atau mikroorganisme oleh permukaan partikel koloid. Dialisis adalah pemurnian medium pendispersi dari ion-ion yang dapat menggumpalkan partikel koloid. Elektroforesis adalah pergerakan partikel koloid dalam medan listrik. Gerak Brown adalah gerakan acak dari partikel koloid akibat tabrakan dengan partikel medium pendispersinya.
2.
O a.
Fenilalanin (Phe): H2N
29. Jawaban: b Asam amino merupakan senyawa amfoter sehingga bersifat basa dalam suasana asam kuat dan bersifat asam dalam suasana basa kuat. 30. Jawaban: e Sistein merupakan asam amino nonesensial. Sementara itu, isoleusin, metionin, triptofan, dan histidin merupakan asam amino esensial. B.
OH
O b.
Lisin (Lys):
H2N
CH
C
OH
CH2 CH2 CH2 CH2 NH2 O c.
Sistein (Cys): H2N
CH
C
OH
CH2 SH 3. Dua molekul asam amino dapat membentuk dua jenis dipeptida tergantung pada gugus yang digunakan pada kondensasi. Misal glisin dan alanin dapat membentuk dua dipeptida sebagai berikut.
H2N
H
O
C
C
OH + H2N
CH3
Uraian
1. Pengelompokan asam amino berdasarkan struktur gugus R yang dikandung. a. Asam amino yang gugus R-nya alifatik. Contoh glisin dan alanin. b. Asam amino yang gugus R-nya mengandung gugus hidroksil. Contoh serin dan trionin. c. Asam amino yang gugus R-nya mengandung rantai benzena. Contoh tirosin dan fenilalanin. d. Asam amino dengan dua gugus karboksilat. Contoh asam aspartat dan asam glutamat. e. Asam amino yang mengandung belerang. Contoh sistein dan metionin. f. Asam amino dengan rantai heterosiklik. Contoh triptofan dan histidin.
C
CH2
27. Jawaban: a Protein kontraktil merupakan kelompok protein yang berfungsi menggerakkan otot. Protein pengatur merupakan hormon yang berfungsi mengatur reaksi dalam tubuh. Protein struktural berfungsi melindungi jaringan di bawahnya. Protein transpor berfungsi mengangkut O2 ke sel. Enzim merupakan protein yang berfungsi sebagai biokatalis. 28. Jawaban: a Fungsi protein adalah nomor 1) dan 3). Sementara itu, nomor 2) merupakan fungsi karbohidrat. Nomor 4) merupakan fungsi lemak. Nomor 5) merupakan fungsi DNA.
CH
H
O
C
C
C
C
→ OH
glisin
CH3
atau: H2N
O
H
alanin
H2N
H
H
O
N
C
C
H
H
H
O
C
C
H
OH + H2O
H N H
C
O C
CH3
OH
+ H2O
4. Asam amino nonesensial yang bersifat netral-polar yaitu asparagin, glisin, sistein, glutamin, serin, dan tirosin. Di antara asam-asam amino tersebut yang mengandung gugus fenil yaitu tirosin. Rumus strukturnya: HO
CH2
CH
COOH
NH2 Kimia Kelas XII
123
5. Protein yang ditambahkan enzim protease akan mengalami hidrolisis menjadi beberapa asam aminonya. Enzim protease terdiri atas enzim proteinase dan enzim peptidase. Enzim proteinase akan memecah protein menjadi molekul yang lebih kecil. Pemecahan protein ini dibantu enzim peptidase yang memecahkan polipeptidapolipeptida. 6. Contoh protein yang bersifat racun. a. Protein yang bersifat racun dari Clostridium botulinum dapat mengakibatkan keracunan makanan. b. Protein yang bersifat racun dari ular, merupakan protein enzim. Protein ini dapat mengakibatkan terhidrolisisnya fosfogliserida yang terdapat dalam membran sel. c. Risin, yaitu protein dari beras yang dapat menimbulkan keracunan. 7. Uji ninhidrin adalah uji umum untuk protein dan asam amino. Ninhidrin dapat mengubah asam amino menjadi suatu aldehida. Uji ini dilakukan dengan menambahkan beberapa tetes larutan ninhidrin yang tidak berwarna ke dalam sampel, kemudian dipanaskan beberapa menit. Adanya protein atau asam amino ditunjukkan oleh terbentuknya warna ungu. Uji Biuret adalah uji umum untuk protein (ikatan peptida), tetapi tidak dapat menunjukkan asam amino bebas. Zat yang akan diselidiki mula-mula ditetesi larutan NaOH, kemudian larutan tembaga(II) sulfat yang encer. Jika terbentuk warna ungu berarti zat tersebut mengandung protein.
124
Protein
8. Protein yang mudah larut dalam air memiliki banyak asam amino dengan gugus hidrofil. Sebaliknya, protein yang sulit larut dalam air mengandung banyak asam amino dengan gugus hidrofob. 9. Hasil hidrolisis protein tersebut sebagai berikut. a. Fosfoprotein → asam amino + fosfor b. Kromoprotein → asam amino + zat warna c. Lipoprotein → asam amino + lipid d. Glikoprotein → asam amino + karbohidrat 10. Penggolongan protein berdasarkan fungsi biologisnya. a. Enzim: protein yang berfungsi sebagai biokatalis. Contoh berbagai reaksi senyawa organik dalam sel dikatalisis oleh enzim. b. Protein transpor: protein yang mengikat dan memindahkan molekul atau ion spesifik. Contoh hemoglobin dan lipoprotein. c. Protein nutrien: protein yang berfungsi sebagai makanan cadangan. Contoh ovalbumin dan kasein. d. Protein kontraktil: protein yang memberikan kemampuan pada sel dan organisme untuk mengubah bentuk atau bergerak. Contoh aktin dan miosin. e. Protein struktural: protein yang berperan sebagai penyangga untuk memberikan struktur biologi kekuatan atau perlindungan. Contoh kolagen, keratin, dan fibroin. f. Protein pertahanan (antibodi): protein yang melindungi organisme terhadap serangan organisme lain (penyakit). Contoh imunoglobin, fibrinogen, dan trombin. g. Protein pengatur: protein yang berfungsi mengatur aktivitas seluler atau fisiologis. Contoh hormon.
Model Pengintegrasian Nilai Pendidikan Karakter Standar Kompetensi
Kompetensi Dasar
Nilai
Indikator
4. Memahami senyawa organik dan reaksinya, benzena dan turunannya, dan makromolekul.
4.3 M e n d e s k r i p s i k a n struktur, tata nama, penggolongan, sifat, dan kegunaan lemak.
Rasa ingin tahu
Mencari tahu lebih lanjut struktur, nama, dan kegunaan contoh-contoh jenis lipid yang ada di alam.
Dalam bab ini akan dipelajari: Penggolongan Lipid
Lipid
Menjelaskan penggolongan lipid
• • • • • • • •
Menjelaskan asam lemak Menjelaskan lemak Menjelaskan fosfolipid Menjelaskan sfingolipid Menjelaskan lilin Menjelaskan terpen Menjelaskan steroid Menjelaskan lipid kompleks
Siswa mampu mendeskripsikan struktur, tata nama, penggolongan, sifat, dan kegunaan lipid
Kimia Kelas XII
125
A.
Pilihan Ganda
1. Jawaban: c Sumber energi dalam tubuh diurutkan dari yang pertama kali digunakan adalah karbohidrat, protein, dan lipid (lemak). 2. Jawaban: e Asam oleat merupakan asam lemak tidak jenuh dengan rumus strukturnya sebagai berikut. CH3(CH2)7CH = CH – (CH2)7 – COOH 3. Jawaban: d Kolesterol merupakan steroid yang berperan dalam proses pengangkutan lemak dalam tubuh dan merupakan bahan baku pembuatan empedu. Dehidrokolesterol dan ergosterol berfungsi sebagai provitamin D. Estrogen merupakan hormon kelamin perempuan. Testosteron merupakan hormon kelamin laki-laki. 4. Jawaban: a Oksidasi asam lemak tidak jenuh akan menghasilkan peroksida dan pada reaksi lebih lanjut menghasilkan aldehid. Reaksi ini mengakibatkan bau dan rasa yang tidak enak atau tengik. 5. Jawaban: e Fosfolipid merupakan gliserida yang mengandung fosfor dalam bentuk ester asam fosfat. Sifat amfipatik dari fosfolipid berarti bahwa senyawa tersebut sebagian molekulnya polar dan sebagian lagi nonpolar. 6. Jawaban: a Lipid berfungsi sebagai komponen struktural membran sel, bahan bakar (sumber energi), lapisan pelindung, vitamin, dan hormon. Selain itu, lipid juga berfungsi sebagai insulator listrik serta membantu melarutkan dan mentranspor senyawasenyawa tertentu dalam aliran darah. 7. Jawaban: c Gabungan dari 3 cincin sikloheksana (A, B, dan C) (fenantrena) dengan cincin siklopentana (D) membentuk struktur dasar steroid derivat perhidrosiklopentanofenantrena. 18 12 11 19 1
CH3
2
C
3
8 B
5 4
13 14
9
10 A
CH3 17
7 6
inti steroid
126
Lipid
16 D 15
8. Jawaban: b Karoten termasuk terpen yang memiliki struktur dasar isoprena. 9. Jawaban: b Lesitin memiliki nama lain fosfatidil kolin. Hasil hidrolisis lesitin berupa asam lemak, gliserol, fosfat, dan kolin. 10. Jawaban: a Dalam tubuh terdapat berbagai jenis lipid, seperti lemak, fosfolipid, dan steroid. Lemak dalam tubuh berfungsi sebagai sumber energi dan cadangan makanan. 11. Jawaban: e CH3COOH CH3(CH2)16COOH CH3(CH2)2COOH CH3(CH2)4COOH CH3(CH2)6COOH
= asam asetat = asam stearat = asam butirat = asam kaproat = asam kaprilat
12. Jawaban: e CH3 CH CH3
CH3 CH2 CH2 CH2 CH
CH3
CH3
HO
Kolesterol CH3 CH CH3
CH3 CH2 CH2 CH2 CH
CH3
CH3
HO
7-dehidrokolesterol
Senyawa 7-dehidrokolesterol memiliki ikatan rangkap dua C = C antara atom C nomor 7 dan 8. Sementara itu, kolesterol tidak memilikinya. 13. Jawaban: e Lemak dan minyak dapat mengalami hidrolisis karena pengaruh asam kuat atau enzim lipase membentuk gliserol dan asam karboksilat. Misalnya hidrolisis gliseril tristearat akan menghasilkan gliserol dan asam stearat.
14. Jawaban: c Etanolamin dalam fosfatidil etanolamin terikat pada senyawa fosfat. Rumus struktur senyawa etanolamin sebagai berikut. HO – CH2 – CH2 – NH2 15. Jawaban: e Lesitin dalam susu berfungsi sebagai zat pengemulsi (emulgator). B.
Adanya lisolesitin akan mengubah hemoglobin dalam sel darah merah menjadi bilirubin yang terkumpul dalam darah sehingga menimbulkan warna kuning pada kulit. Akibatnya, seseorang yang digigit ular kobra akan menderita anemia (kekurangan sel darah merah). 3.
Pembuatan margarin dapat dilakukan melalui proses hidrogenasi. Dalam proses ini asam lemak tidak jenuh pada minyak diubah menjadi asam lemak jenuh. Proses ini dapat terjadi dengan adanya katalis Ni dan gas hidrogen. Reaksinya sebagai berikut.
4.
Jika di dalam darah terdapat kolesterol dengan konsentrasi tinggi maka kolesterol tersebut akan mengendap di pembuluh darah. Adanya endapan kolesterol mengakibatkan penyempitan pembuluh darah sehingga aliran darah terganggu. Akibatnya, jantung bekerja lebih keras untuk memompa darah. Jika hal ini berlangsung terus-menerus dapat mengakibatkan penyakit jantung.
5.
Pengambilan minyak makanan dari bahan dasarnya dapat dilakukan melalui tiga cara berikut. a. Rindering, merupakan suatu proses pengambilan lemak atau minyak dari jaringan menggunakan panas. b. Pressing, proses pengambilan minyak atau lemak pada jaringan yang mengandung minyak atau lemak sehingga jaringannya pecah dan minyak atau lemaknya akan keluar. c. Ekstraksi, merupakan pemisahan minyak atau lemak dari bahan atau jaringan menggunakan pelarut.
Uraian
1. Lemak dan minyak adalah suatu trigliserida. Pada suhu kamar lemak berbentuk padat, sedangkan minyak berbentuk cair. Lipid adalah senyawa yang merupakan ester dari asam lemak dengan gliserol yang kadang-kadang mengandung gugus lain. Lipid tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik, seperti suatu hidrokarbon atau dietil eter. 2. Saat seseorang digigit ular kobra, enzim lesitinase yang terdapat dalam cairan bisa akan menguraikan lesitin dalam sel darah merah menjadi lisolesitin. Asam lemak yang terikat pada atom karbon nomor 2 dari senyawa lesitin akan terlepas, sesuai reaksi: O 1
CH2
2
CH
3
CH2 O
O R2 C
O
Lesitin
O
C
R1
O P
O
CH2 CH2
OH
CH2 HO
O
CH CH2 O
C
CH3 q *
→ CH3 * * CH3
R
O P OH
A.
N+
O
CH2 CH2
Lisolesitin
N+
CH3 CH3 CH3
Pilihan Ganda
1. Jawaban: e Berdasarkan kemiripan struktur kimia yang dimilikinya, lipid digolongkan menjadi trigliserida, fosfolipid, steroid, dan lipoprotein. 2. Jawaban: a Lilin merupakan gabungan ester asam lemak dengan alkohol. Kedua bagian tersebut memiliki rantai panjang. Misal, mirisil palmitat terbentuk dari ester asam palmitat dengan mirisil alkohol.
CH3 – (CH2)14 – C – OCH2 – (CH2)28 – CH3 O Mirisil palmitat
CH3 – (CH2)28 – C – O – R O Ester dari asam palmitat
CH3 – (CH2)28 – CH2 – OH Mirisil alkohol
Kimia Kelas XII
127
5. Jawaban: a Fitol merupakan hasil hidrolisis klorofil dan termasuk senyawa terpen.
3. Jawaban: d NH2 | CH3(CH2)12 – CH = CH – CH – CH – CH2OH | OH
6. Jawaban: d Lipopolisakarida merupakan gabungan antara lipid dengan polisakarida (karbohidrat). Berbeda dengan lipoprotein yang terdapat dalam plasma darah manusia, lipopolisakarida terdapat dalam dinding sel beberapa bakteri. Manusia dan hewan tidak memiliki dinding sel. Sementara itu, dinding sel tumbuhan tersusun dari selulosa dan dinding sel jamur tersusun dari kitin.
Sfingosin
CH3(CH2)12 CH
R C
O NH
CH
CH
CH
CH2OH
OH
7. Jawaban: e Proses hidrogenasi yang digunakan untuk pembuatan margarin dapat terjadi dengan bantuan katalis Ni dan gas hidrogen.
Seramida
CH3(CH2)14 C
O
CH2
(CH2)14 CH3
O Setilpalmitat CH3 CH
CH3 CH3 CH
CH
CH
CH
CH3
CH3
CH3
9. Jawaban: c Titik lebur paling tinggi dimiliki oleh asam lemak jenuh dengan jumlah karbon paling banyak. Jumlah karbon paling banyak dimiliki oleh asam arakidat dengan jumlah 20. Asam arakidat juga termasuk asam lemak jenuh. Oleh karena itu, asam arakidat memiliki titik lebur paling tinggi dibanding beberapa asam lemak lain dalam tabel di atas.
HO
Ergosterol
O H2C
O
C (CH2)14CH3 O
HC
O
C (CH2)7CH O
H2C
O
P
O
CH(CH2)5CH3
(CH2)2N+
OH
CH3 CH3 CH3
Fosfatidil kolin (lesitin)
4. Jawaban: c Lilin yang berasal dari kepala paus atau lumbalumba adalah setilpalmitat dengan rumus struktur sebagai berikut. O || CH3(CH2)14 – C – O – CH2 – (CH2)14 – CH3 Rumus struktur a adalah seramida. Rumus struktur b adalah sfingosin. Rumus struktur c adalah mirisil palmitat. Rumus struktur e adalah isoprena.
128
Lipid
8. Jawaban: b Titik lebur asam stearat lebih tinggi daripada titik lebur asam oleat. Hal ini terjadi karena asam stearat termasuk asam lemak jenuh, sedangkan asam oleat termasuk asam lemak tidak jenuh. Meskipun jumlah rantai karbon kedua senyawa sama (18), tetapi ikatan rangkap dua pada asam lemak tidak jenuh mengakibatkan titik lebur menjadi lebih rendah.
10. Jawaban: a Hormon kelamin perempuan yang tergolong steroid adalah estrogen dan progesteron. Testosteron dan andosteron merupakan hormon kelamin lakilaki. Ergosterol berfungsi sebagai provitamin D. Kolesterol merupakan komponen utama empedu. 11. Jawaban: c Rumus struktur tersebut memiliki nama skualen. Senyawa tersebut diperoleh dari minyak ikan hiu. 12. Jawaban: e Fungsi lipid sebagai berikut. 1) Sebagai sumber energi. 2) Sebagai unsur pembangun membran sel. 3) Sebagai pelindung organ-organ penting. 4) Untuk menjaga tubuh dari pengaruh luar. 5) Sebagai insulator listrik. 6) Membantu melarutkan vitamin dalam darah.
13. Jawaban: d Sifat fisika asam lemak di antaranya memiliki kelarutan dalam air yang semakin berkurang seiring dengan bertambahnya rantai karbon. Asam lemak dengan rantai karbon sangat panjang tidak larut dalam air. Asam lemak tidak jenuh dengan jumlah ikatan rangkap dua yang semakin banyak memiliki titik lebur yang semakin rendah. Asam lemak jenuh dengan rantai karbon pendek mempunyai titik lebur rendah. Salah satu sifat kimia asam lemak yaitu dalam air akan terionisasi sebagian dan melepaskan ion H+. 14. Jawaban: b Hidrolisis fosfatidil kolin akan menghasilkan asam lemak, gliserol, fosfat, dan kolin. 15. Jawaban: c Rumus struktur dari kolesterol digambarkan pada pilihan jawaban c. Pilihan jawaban a merupakan rumus struktur dehidrokolesterol. Pilihan jawaban b merupakan rumus struktur estrogen. Pilihan jawaban d merupakan rumus struktur ergosterol. Pilihan jawaban e merupakan rumus struktur asam deoksikolat. 16. Jawaban: b Testosteron merupakan hormon kelamin laki-laki. Estrogen adalah steroid yang terdapat pada hormon kelamin wanita. Dehidrokolesterol dan ergosterol berfungsi sebagai provitamin D. Kolesterol merupakan komponen utama empedu.
20. Jawaban: b Asam laurat merupakan salah satu asam lemak jenuh. Asam lemak ini tidak mengandung ikatan rangkap dua pada rantai karbonnya. Sementara itu, asam palmitoleat, asam linolenat, asam oleat, dan asam linoleat merupakan asam lemak yang mengandung ikatan rangkap dua pada rantai karbonnya. B.
Uraian
1. Lipid berfungsi sebagai sumber energi (bahan bakar), merupakan komponen struktural penyusun membran, dan sebagai lapisan pelindung vitamin serta hormon. 2. Asam linoleat memiliki 2 ikatan rangkap dua sedangkan asam linolenat memiliki 3 ikatan rangkap dua. Dengan demikian, titik lebur asam linolenat lebih rendah daripada asam linoleat. CH3(CH2)3(CH2CH = CH)2(CH2)7COOH asam linoleat
CH3(CH2CH = CH)3(CH2)7COOH asam linolenat
3. a.
b.
17. Jawaban: e Terpen adalah salah satu jenis lipid, sama halnya dengan steroid. Beberapa jenis steroid di antaranya: 1) kolesterol; 2) 7-dehidrokolesterol; 3) ergosterol; 4) hormon kelamin; 5) asam-asam empedu. 18. Jawaban: e Reaksi oksidasi asam lemak tidak jenuh mengakibatkan terbentuknya gugus –COOH dan terputusnya ikatan rangkap dua C = C.
c.
19. Jawaban: d Gliserol termasuk alkohol. Gliserol memiliki gugus trihidroksi alkohol pada ketiga atom karbonnya. Rumus strukturnya:
d.
CH2
OH
CH
OH
Trigliserida adalah ester yang terbentuk dari gliserol dan asam lemak. Ester biasa disebut dengan lemak atau minyak. Fosfolipid adalah trigliserida yang satu asam lemaknya digantikan oleh gugus fosfat yang mengikat gugus alkohol yang mengandung nitrogen. Rumus umumnya sebagai berikut. O || H2C – O – C – R1 O || || HC – O – C – R2 O || || H2C – O – P – O – H ← dapat disubstitusi oleh gas tertentu | OH Steroid adalah lipid yang bukan turunan ester dan tidak memiliki gugus asam lemak. Steroid merupakan molekul organik kompleks yang larut dalam lemak dan merupakan komponen utama jaringan sel. Lipoprotein adalah lipid yang terbentuk dari lipid dan asam amino.
4. Proses penyabunan terjadi apabila lemak direaksikan dengan NaOH atau KOH sehingga terbentuk gliserol dan sabun. Reaksinya sebagai berikut.
CH2 OH
Kimia Kelas XII
129
H 2C
O
HC
O
H 2C
O
O R CH2 OH O C R + 3NaOH → CH OH + 3RCOONa O CH2 OH C R C
Lemak
Natrium hidroksida (basa kuat)
Gliserol
Sabun
5. Rumus struktur kolesterol: CH3 CH CH3
CH3 CH2 CH2 CH2 CH
CH3
6. Makanan yang mengandung terlalu banyak lemak jenuh akan mengakibatkan timbunan asam lemak pada dinding saluran darah sehingga terjadi penyumbatan pembuluh darah. Akibat selanjutnya memicu tekanan darah tinggi, serangan jantung, dan strok. 7. Sifat-sifat lilin: a. termasuk ester dari asam lemak; b. larut dalam pelarut organik tetapi tidak larut dalam air; c. berfungsi sebagai pelindung atau penahan air; d. sulit terhidrolisis; e. tidak dapat diuraikan oleh enzim.
Kolesterol
8. Senyawa lilin dalam lebah madu yaitu mirisilpalmitat. Rumus strukturnya: CH3(CH2)14 – C – O – CH2 – (CH2)28 – CH3 || O
Rumus struktur ergosterol:
9. Fosfolipid bersifat amfifilik karena dapat mengikat gugus nonpolar dan gugus polar sekaligus.
CH3
HO
CH3 CH CH3 11
CH3
13
16
14
15
CH 20
CH
CH
21
22
CH3
23
9
1
4
HO
CH 19
10
2 3
18
17
12
CH3 CH3
6 8
5 7
Ergosterol
Berdasarkan rumus struktur tersebut terlihat bahwa ergosterol memiliki ikatan rangkap C=C antara atom C nomor 7 dan 8 serta ikatan rangkap C=C antara atom C nomor 19 dan 20. Selain itu, ergosterol juga memiliki gugus metil pada atom C nomor 21. Sementara itu, pada kolesterol tidak terdapat dua buah ikatan rangkap dua dan gugus metil pada atom C nomor tersebut.
10. Dalam reaksi hidrogenasi pada lemak terjadi pemecahan ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal. Reaksi ini memiliki arti penting karena mengubah asam lemak cair menjadi asam lemak padat, contoh hidrogenasi asam oleat menjadi asam stearat. Reaksi hidrogenasi melibatkan gas hidrogen atau Ni sebagai katalis. O H2COC(CH2)7CH == CH(CH2)7CH3 O
? * → HCOC(CH2)7CH == CH(CH2)7CH3 < > *< * O
H2COC(CH2)7CH == CH(CH2)7CH3 O H2COC(CH2)16CH3 O HCOC(CH2)16CH3 O H2COC(CH2)16CH3
130
Lipid
1. Jawaban: c Konfigurasi elektron ion sama dengan konfigurasi elektron atom, tergantung pada elektron yang dilepas. Konfigurasi elektron: 2 2 6 2 4 16X = 1s 2s 2p 3s 3p 2– 2 2 6 2 X = 1s 2s 2p 3s 3p6 2. Jawaban: b Diagram orbital unsur X sebagai berikut. X = [Ne] h j Konfigurasi elektron unsur X sebagai berikut. X = 1s2 2s2 2p6 3s2 Unsur tersebut terletak pada golongan IIA dan periode 3. Nomor atom unsur tersebut adalah 12. Unsur dengan nomor atom 11 mempunyai diagram orbital [Ne] h . Unsur dengan nomor atom 13 mempunyai diagram orbital [Ne] h j h . Unsur dengan nomor atom 15 mempunyai diagram orbital [Ne] h j h h h . Unsur dengan nomor atom 17 mempunyai diagram orbital [Ne] h j hj hj h . 3. Jawaban: c Diagram orbital unsur Y sebagai berikut. Y = [He] hj hj hj h . Konfigurasi elektron unsur Y sebagai berikut. Y = 1s2 2s2 2p5 Unsur Y dapat membentuk konfigurasi stabil seperti gas mulia dengan menangkap 1 elektron menjadi ion Y–. Konfigurasi elektron unsur 20Z sebagai berikut. 2 2 6 2 6 2 20Z : 1s 2s 2p 3s 3p 4s Unsur Z dapat membentuk konfigurasi stabil seperti gas mulia dengan melepas 2 elektron menjadi ion Z2+. Jadi, senyawa yang terbentuk dari kedua unsur tersebut adalah ZY2. Ikatan yang terjadi berupa ikatan ion karena terbentuk antara
ion positif dan ion negatif. Berdasarkan tabel sistem periodik unsur, senyawa tersebut terbentuk antara unsur logam (golongan IIA) dan unsur nonlogam (golongan VIIA). Ikatan kovalen terbentuk karena pemakaian bersama pasangan elektron. 4. Jawaban: a Konfigurasi elektron unsur-unsur tersebut sebagai berikut. 2 2 6 2 4 16X : 1s 2s 2p 3s 3p 2 2 4 8Y : 1s 2s 2p Senyawa yang terbentuk adalah XY2. Pasangan elektron =
* *
=
* _ *
=
_
= =9 PEI = jumlah atom –1 = 3 – 1 = 2 Pasangan pusat = pasangan elektron – (3 × jumlah atom ujung kecuali H). Pasangan pusat = 9 – (3 × 2) = 9 – 6 = 3 PEB = pasangan pusat – PEI = 3 – 2 = 1 Jadi, notasi VSEPR = AX2E Bentuk molekulnya bentuk V dan bersifat polar karena asimetris (mempunyai PEB). 5. Jawaban: a Sifat-sifat senyawa kovalen nonpolar sebagai berikut. 1) Mudah larut dalam air. 2) Titik didih dan titik lelehnya tinggi. 3) Dapat menghantarkan listrik dalam fase cair. 6. Jawaban: e Senyawa pereaksi yang digunakan berupa C3H8 dan O 2 . C 3 H 8 mempunyai nama propana, sedangkan O2 merupakan oksigen. Senyawa hasil reaksi berupa H2O dan CO2. H2O merupakan air, sedangkan CO2 merupakan karbon dioksida. Propuna mempunyai rumus kimia C3H4. Propena mempunyai rumus kimia C3H6.
Kimia Kelas XII
131
7. Jawaban: b mol gas NH3 =
#
=
mol
Volume NO yang dihasilkan:
= × mol NH3
= × × 22,4 =6L Jadi, volume NO yang dihasilkan = 6 liter. 8. Jawaban: c Misal persamaan reaksi: aCH4(g) + bO2(g) → cC2H2(g) + dH2O(g) Misal: a = 1 C : a = 2c O : 2b = d
basa
2)
asam
HClO2 + H2O asam
1 = 2c
basa
asam konjugasi
basa konjugasi
H3O+ + ClO2–
asam konjugasi
basa konjugasi
2b =
c= H : 4a = 2c + 2d
b=
4(1) = 2( ) + 2d 4 = 1 + 2d 2d = 3
d = Persamaan reaksi setara:
CH4(g) + O2(g) → C2H2(g) + H2O(g) Jika dikalikan 4, persamaan reaksi menjadi: 4CH4(g) + 3O2(g) → 2C2H2(g) + 6H2O(g) Menurut Hukum Avogadro, pada temperatur dan tekanan yang sama, volume suatu gas sebanding dengan jumlah mol gas yang terdapat di dalamnya. Dengan demikian, perbandingan volume sama dengan perbandingan koefisien. Perbandingan volume CH 4 : C 2 H 4 = 4 : 2 = 2 : 1. 9. Jawaban: c Larutan yang bersifat elektrolit kuat ditunjukkan oleh hasil pengujian daya hantar listrik yang dapat menyalakan lampu secara terang dan terdapat gelembung gas (larutan 1 dan 2). Pada larutan 4 dan 5 termasuk elektrolit lemah karena lampu tidak menyala tetapi terbentuk banyak gelembung gas. Sementara itu, larutan 3 merupakan larutan nonelektrolit karena tidak menyalakan lampu dan tidak menimbulkan gelembung gas.
132
10. Jawaban: c Asam setelah melepas satu proton akan membentuk spesi yang disebut basa konjugasi dari asam tersebut. Sementara itu, basa yang telah menerima proton menjadi asam konjugasi dari basa tersebut. Pasangan asam-basa setelah terjadi serah terima proton dinamakan asam-basa konjugasi. Pasangan basa-asam konjugasi merupakan pasangan spesi antara basa dengan asam konjugasinya. 1) HCO3– + H2O → H2CO3 + OH–
Latihan Ujian Sekolah
Jadi, spesi yang merupakan pasangan basa-asam konjugasi adalah HCO3– dengan H2CO3 atau H2O dengan H3O+. 11. Jawaban: d Air limbah 1 Fenolftalein = tidak berwarna → pH ≤ 8,3 Bromkresol hijau = hijau → 3,8 ≤ pH ≤ 5,4 Bromtimol biru = kuning → pH ≤ 6,0 Jadi, pH air limbah 1 adalah 3,8 ≤ pH ≤ 5,4. Air limbah 2 Fenolftalein = tidak berwarna → pH ≤ 8,3 Bromkresol hijau = biru → pH ≥ 5,4 Bromtimol biru = hijau → 6,0 ≤ pH ≤ 7,6 Jadi, pH air limbah 2 adalah 6,0 ≤ pH ≤ 7,6. 12. Jawaban: b Volume NaOH rata-rata =
+ +
= 15 ml V1 × M1 × valensi 1 = V2 × M2 × valensi 2 20 × M1 × 1 = 15 × 0,1 × 1 M1 = 0,075 M Jadi, konsentrasi larutan HCl = 0,075 M. 13. Jawaban: b Larutan yang mempunyai sifat penyangga adalah larutan yang mampu mempertahankan pH-nya meskipun ditambah sedikit asam, sedikit basa, ataupun air (diencerkan). Jadi, larutan yang mempunyai sifat penyangga adalah larutan II dan III. 14. Jawaban: d Garam yang bersifat asam adalah garam yang berasal dari asam kuat dan basa lemah. Contoh: NH4Cl dan Al2(SO4)3.
15. Jawaban: c Semakin besar harga Ksp,senyawa semakin mudah larut dalam air. Di antara larutan Ag2S, Ag2PO4, Ag2CrO4, AgBr, dan Ag2SO4, larutan Ag2CrO4 dan Ag2SO4 memiliki harga Ksp terbesar sehingga kedua larutan tersebut mudah larut dalam air. 16. Jawaban: e Fungsi penambahan etilen glikol ke dalam radiator mobil untuk menurunkan titik beku air dalam radiator. Proses desalinasi air laut adalah proses mengubah air laut menjadi air tawar dengan cara memisahkan garamnya. Proses desalinasi dapat dilakukan dengan teknik osmosis balik dengan tekanan tinggi. Proses ini menggunakan membran berskala molekul untuk memisahkan air dari pengotornya. 17. Jawaban: d Proses pembuatan koloid dan cara pembuatannya yang tepat sebagai berikut. No.
Proses Pembuatan Koloid
Cara Pembuatan
1)
Mereduksi larutan AuCl 3 dengan reduktor nonelektrolit dalam pembuatan sol emas Menambahkan larutan AgNO3 ke dalam larutan HCl dalam pembuatan sol AgCl Mengalirkan gas H 2 S ke dalam endapan CdS dalam pembuatan sol belerang Mengalirkan larutan As2O3 ke dalam gas H 2S dalam pembuatan sol belerang Menambahkan larutan FeCl3 ke dalam air mendidih
Kondensasi
2)
3)
4)
5)
19. Jawaban: c 1) Reaksi (1) adalah reaksi substitusi pembentukan haloalkana. 2) Reaksi (2) adalah reaksi adisi alkena dengan asam halida. 20. Jawaban: d Isomer posisi adalah isomer zat-zat yang disebabkan oleh perbedaan letak gugus fungsi. 21. Jawaban: a Senyawa C2H4O2 atau (CH3COOH) bernama asam etanoat/asam cuka. Senyawa ini, biasa ditambahkan ke dalam makanan sebagai penambah cita rasa. Asam etanoat merupakan senyawa asam karboksilat. Senyawa asam karboksilat dapat dibuat dari hasil oksidasi alkohol primer. Gugus fungsi senyawa tersebut adalah aldehida O (R – C ) H Reaksi: O
R – CH2 – OH + O2 → R – C
Kondensasi alkohol primer
O
Dispersi
R–C H
Kondensasi
18. Jawaban: b Pemanfaatan sifat adsorpsi koloid sebagai berikut. 1) Penyembuhan sakit perut yang disebabkan oleh bakteri patogen dengan serbuk karbon atau norit. 2) Penjernihan air keruh dengan tawas. 3) Pencelupan serat wol, kapas, atau sutera dalam larutan Al2(SO4)3. 4) Adsorpsi gas oleh zat padat, misalnya pada masker gas. 5) Penjernihan air tebu pada pembuatan gula tebu/gula pasir dengan tanah diatomae dan arang tulang. Sementara itu, sorot lampu mobil pada saat kabut → sifat efek tyndall. Pembentukan delta di muara sungai → sifat koagulasi. Proses cuci darah → sifat dialisis. Gelatin dalam es krim → sifat koloid pelindung.
H
aldehid
O
+ O2 → R – C
aldehid Kondensasi
+ H2O
OH
asam karboksilat
22. Jawaban: e Senyawa eter banyak digunakan sebagai pelarut organik (nonpolar) dan obat bius (anestesi). 23. Jawaban: b Senyawa turunan benzena OH
CH3 Cl merupakan fenol karena mengikat gugus –OH. Fenol mengikat gugus –CH3 pada atom C nomor 3 dan 5, serta gugus –Cl pada atom C nomor 4. Oleh karena itu, senyawa turunan benzena ini dinamakan 4-kloro-3,5-dimetil fenol. H3C
24. Jawaban: a 1) 2)
COOH OH
= Asam benzoat, pengawet makanan.
untuk
= Fenol, untuk desinfektan pada pembuatan karbol.
Kimia Kelas XII
133
CH 3
3)
4)
= Toluena, untuk bahan dasar pembuatan asam benzoat dalam industri, bahan peledak, TNT, dan pelarut senyawa karbon. = Anilin, untuk zat warna diazo, obat-obatan, bahan bakar roket, dan peledak.
NH 2
5) O2N
CH 3
= Trinitro toluena (TNT), untuk NO 2 bahan peledak.
28. Jawaban: c 2S(s) + 3O2(g) → 2SO2(g) + O2(g) ∆H = –593 kJ 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) ∆H = –197 kJ –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2S(s) + 3O2(g) → 2SO3(g) ∆H = –790 kJ ∆H untuk 1 mol gas SO3 =
= –395 kJ 29. Jawaban: e Orde reaksi terhadap [Q], [T] tetap, reaksi 1 dan 2.
NO 2
25. Jawaban: b Polimer
No.
Monomer
Proses Pembuatan
1.
Teflon
Tetra flouroetena
Adisi
2. 3.
Amilum PVC
Glukosa Vinil klorida
Kondensasi Adisi
4.
Karet alam
Adisi
5.
Protein
2-metil-1,3butadiena Asam amino
Kondensasi
Kegunaan Pelapis panci antilengket Lem Plastik pipa air Ban Cadangan makanan
26. Jawaban: c 1) Uji Biuret digunakan untuk mengetahui adanya ikatan peptida. Sampel yang mengandung ikatan peptida jika ditambah beberapa tetes CuSO4 dan NaOH akan berwarna merah dan ungu (sampel bahan makanan K, M, dan N). 2) Uji Xantoproteat digunakan untuk mengetahui adanya inti benzena di dalam protein. Sampel yang mengandung inti benzena jika ditambah asam nitrit pekat dan dipanaskan akan berwarna kuning. Jika ditambah basa akan berwarna jingga (sampel K dan M). 3) Uji timbal(II) asetat digunakan untuk mengetahui adanya belerang di dalam protein. Sampel yang direaksikan dengan NaOH kemudian dipanaskan dan ditambah Pb(CH3COOH)2 atau Pb(NO3)2 akan terbentuk endapan hitam yang berasal dari PbS (sampel K dan M). Jadi, bahan makanan yang berprotein dan mengandung inti benzena dan unsur belerang adalah K dan M. 27. Jawaban: d Pada peristiwa endoterm, sistem menyerap kalor dari lingkungan sehingga suhu setelah reaksi (T2) menjadi lebih kecil dari suhu sebelum reaksi (T1). Peristiwa endoterm terdapat pada reaksi 3 dan 4. Sementara itu, pada reaksi 1, 2, dan 5 sistem melepaskan kalor ke lingkungan, sehingga suhu setelah reaksi lebih besar dari suhu sebelum reaksi. Dengan demikian, reaksi 1, 2, dan 5 merupakan peristiwa eksoterm.
134
Latihan Ujian Sekolah
−
=
=
× − × −
=
=
= m=2 Orde reaksi terhadap [T], [Q] tetap, reaksi 1 dan 3.
× − −
=
=
=
=
= m=3 Persamaan laju reaksi v = k[Q]2[T]3 v1 = k[Q1]2[T1]3 k =
=
× −
=
× − ⋅ −
= 1,25 × 103 Konsentrasi [Q] dan [T] masing-masing diubah menjadi 0,5 M sehingga harga laju (v) reaksi menjadi: v = k[Q]2[T]3 = 1,25 × 103 × (0,5)2 × (0,5)3 = 1,25 × 103 × 0,25 × 0,125 = 39,0 30. Jawaban: e Percobaan yang laju reaksinya hanya dipengaruhi oleh konsentrasi larutan adalah gambar nomor 4 terhadap 5, karena pada reaksi tersebut, zat yang direaksikan sama-sama berbentuk batangan, yang berbeda hanya konsentrasi larutannya.
31. Jawaban: b 6NO(g) + 4NH3(g)
36. Jawaban: a 5N2(g) + 6H2O(g) ∆H = –x kJ
Jika suhu diturunkan pada volume tetap, kesetimbangan akan bergeser ke reaksi eksoterm (kanan) sehingga konsentrasi N2 bertambah. 32. Jawaban: d Pada kesetimbangan heterogen yang menyangkut fase larutan, padat, dan cair, tetapan kesetimbangannya hanya ditentukan oleh komponen-komponen yang berfase larutan. Sedangkan komponenkomponen yang berfase padat atau cair dianggap tetap. Al3+(aq) + 3H2O( ) Al(OH)3(s) + 3H+(aq) Kc =
?+ $ +
33. Jawaban: e aMnO4– + bH+ + cC2O42– → 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2 Reduksi = MnO–4 + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O × 2 Oksidasi = C2O42– → 2CO2 + 2e– × 5 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 2MnO4–+ 16H+ + 5C2O42– → 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2 Jadi, a = 2, b = 16, c = 5 34. Jawaban: b Anoda (oksidasi) = Cu → Cu2+ + 2e– Katoda (reduksi) = Zn2+ + 2e– → Zn –––––––––––––––––––––––––––––––––––– Cu + Zn2+ → Cu2+ + Zn ⇒ Cu | Cu2+ || Zn2+ | Zn 35. Jawaban: c Reduksi : 2Ag+ + 2e– → 2Ag Oksidasi : Sn → Sn2+ + 2e– ––––––––––––––––––––––––––––––– 2Ag+ + Sn → 2Ag + Sn2+ E° sel = E° reduksi – E° oksidasi = 0,80 – (–0,14) = 0,94 volt
⋅*⋅
W = =
$ @
= × =
*×
× × ×
× × ×
37. Jawaban: d Proses korosi terjadi jika ada uap air atau oksigen. Senyawa Fe2O3 mudah membentuk kompleks dengan air menghasilkan karat besi. Rumus karat besi yaitu Fe2O3 · xH2O. Jadi, proses korosi yang berlangsung paling lambat terjadi pada gambar (4), karena wadah dalam keadaan tertutup sehingga menghalangi kontak besi dengan udara. 38. Jawaban: a Proses pembentukan logam Al dapat dibuat melalui proses Hall-Heroult. Metode ini dilakukan dengan cara mengubah Al2O3 menjadi Al. 39. Jawaban: e Iodium/senyawanya digunakan untuk mencegah penyakit gondok dan antiseptik. Menjernihkan air menggunakan senyawa aluminium, yaitu tawas. Membuat pupuk menggunakan senyawa kalium, yaitu KCl dan K 2 SO 4 . Membuat detergen menggunakan senyawa natrium, yaitu NaOH. 40. Jawaban: d 40 K + Z → + 19
40 Ar 18
+ 00γ
Misal notasi inti Z = abZ a = (40 + 0) – 40; a = 0 b = (18 + 0) – 19; b = –1 a Z = 0Z b –1 Jadi, Z adalah –10β.
Kimia Kelas XII
135
1. Jawaban: b Unsur Q terletak pada golongan VIA dan periode 3. Hal ini berarti unsur Q mempunyai elektron valensi 6 dan kulit atom 3 (subkulit 3). Konfigurasi elektron unsur Q adalah 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4. Nomor atom unsur Q adalah 16. Unsur dengan konfigurasi elektron 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 mempunyai elektron valensi 8 dan kulit atom 3 (golongan VIIIA dan periode 3). Unsur dengan konfigurasi elektron 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 mempunyai elektron valensi 7 dan kulit atom 3 (golongan VIIA dan periode 3). Unsur dengan konfigurasi elektron 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 mempunyai elektron valensi 2 dan kulit atom 4 (golongan IIA dan periode 4). Unsur dengan konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p 6 3s2 3p 4 3d2 merupakan konfigurasi elektron yang tidak tepat karena energi pada 3d lebih tinggi daripada 4s sehingga konfigurasi elektron seharusnya melewati 4s. 2. Jawaban: c Diagram orbital unsur X sebagai berikut. X = [Ar] h j h Konfigurasi elektron unsur X sebagai berikut. X = [Ar] 4s2 3d1 X = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 Nomor atom unsur X adalah 21. Unsur dengan nomor atom 17 mempunyai diagram orbital [Ne] hj hj hj h Unsur dengan nomor atom 18 mempunyai diagram orbital [Ne] hj hj hj hj atau [Ar]. Unsur dengan nomor atom 26 mempunyai diagram orbital [Ar] h j h j h h h h Unsur dengan nomor atom 30 mempunyai diagram orbital [Ar] hj hj hj hj hj hj 3. Jawaban: d Diagram orbital unsur Y sebagai berikut. Y = [Ne] hj hj hj h Konfigurasi elektron unsur Y sebagai berikut. Y = [Ne] 3s2 3p5 Y = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
136
Latihan Ujian Nasional
Unsur Y mempunyai elektron valensi 7 dan kulit atom 3. Jadi, unsur Y terletak pada golongan VIIA dan periode 3. Unsur golongan IIIA dan periode 3 mempunyai diagram orbital [Ne]
hj
h
Unsur golongan IIIB dan periode 4 mempunyai diagram orbital [Ar]
hj
h
Unsur golongan VA dan periode 3 mempunyai diagram orbital [Ne]
hj
h
h
hj
Unsur golongan VIIB dan periode 4 mempunyai diagram orbital [Ar]
hj
h
h
h
h
h
4. Jawaban: d Konfigurasi elektron sebagai berikut. 2 2 2 6X = 1s 2s 2p 2 2 6 2 5 17Y = 1s 2s 2p 3s 3p Senyawa yang terbentuk adalah XY4 karena X membutuhkan 4 elektron untuk membentuk konfigurasi stabil seperti golongan gas mulia (X menangkap 4 elektron dan Y menangkap 1 elektron). Pasangan elektron = = =
* ± * × * + × * × + ×
= 16 PEI = jumlah atom –1 = 5 – 1 = 4 Pasangan pusat = pasangan elektron – (3 × jumlah atom ujung, kecuali H) = 16 – (3 × 4) =4 PEB = pasangan pusat – PEI =4–4 =0 Jadi, notasi VSEPR untuk molekul XY4 adalah AX4 dengan bentuk geometri atau molekul tetrahedral. Tetrahedral merupakan bentuk yang simetris karena tidak terdapat pasangan elektron bebas. Dengan demikian, senyawa tersebut bersifat nonpolar.
5. Jawaban: c Senyawa X merupakan senyawa yang berikatan kovalen nonpolar. Senyawa yang berikatan kovalen nonpolar mempunyai titik leleh rendah dan tidak dapat menghantarkan arus listrik dalam bentuk lelehan maupun larutannya. Sementara itu, senyawa Z merupakan senyawa yang berikatan ion karena mempunyai titik leleh tinggi serta dapat menghantarkan arus listrik dalam bentuk lelehan maupun larutannya. Senyawa yang berikatan kovalen polar merupakan senyawa yang mempunyai titik leleh rendah, tidak dapat menghantarkan arus listrik dalam bentuk lelehannya, serta dapat menghantarkan arus listrik dalam bentuk larutannya. 6. Jawaban: b Persamaan reaksi pembuatan gas sebagai berikut. 8CH 4 (g) + 6O 2 (g) → 4C 2 H 2 (g) + 12H 2 O(g) Senyawa pereaksi berupa CH 4 dan O 2 . CH 4 mempunyai nama metana (alkana). O2 merupakan oksigen. Senyawa hasil reaksi berupa C2H2 dan H2O. C2H2 mempunyai nama etuna (alkuna). H 2O merupakan air. Butena mempunyai rumus kimia C4H8. Metena merupakan nama senyawa yang salah karena senyawa alkena yang paling sederhana adalah etena (C2H4). Etana mempunyai rumus kimia C2H6. Etena mempunyai rumus kimia C2H4. 7. Jawaban: a mol Mg =
$
=
= 0,167 mol
mol HCl = volume HCl × M HCl =
L×2M
= 0,02 mol Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g) Mula-mula : 0,167 mol 0,02 mol – – Reaksi : 0,01 mol 0,02 mol 0,01 mol 0,01 mol ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Setimbang: 0,157 mol – 0,01 mol 0,01 mol
mol H2 yang dihasilkan = 0,01 mol Volume H 2 yang dihasilkan dalam keadaan standar = mol H2 × 22,4 L/mol = 0,01 mol × 22,4 L/mol = 0,224 L 8. Jawaban: d Persamaan reaksi: C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g) Volume C2H4 = 6 liter Volume O2 = 18 liter Volume CO2 + H2O = 12 liter
Oleh karena koefisien CO2 = koefisien H2O maka volume CO2 = volume H2O = 6 liter. Volume yang dicari: '** <* * '** <* *
× volume yang diketahui
Volume C2H4 yang bereaksi =
× volume CO2 =
× 6 liter = 3 liter
Volume O2 yang bereaksi = =
× volume CO2 × 6 liter
= 9 liter Kenyataan tersebut sesuai hukum Avogadro yang berbunyi, pada temperatur dan tekanan yang sama, volume suatu gas sebanding dengan jumlah mol gas yang terdapat di dalamnya. Hukum Gay Lussac menyatakan bahwa jika diukur pada tekanan dan temperatur yang sama, volume gas yang bereaksi dan volume gas hasil reaksi merupakan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Hukum Boyle menyatakan bahwa volume suatu gas berbanding terbalik dengan tekanan yang diterapkan padanya ketika suhu konstan. Hukum Dalton menyatakan bahwa jika dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, perbandingan massa dari suatu unsur yang bersenyawa dengan sejumlah tertentu unsur lain merupakan bilangan yang bulat dan sederhana. Hukum Lavoisier menyatakan bahwa massa total suatu zat sesudah reaksi sama dengan massa total zat sebelum reaksi. 9. Jawaban: a Larutan elektrolit kuat dapat menghasilkan banyak gelembung gas dan dapat menyalakan lampu dengan terang saat diuji daya hantar arus listriknya. Larutan elektrolit kuat ditunjukkan oleh larutan nomor 1) dan 2). Larutan nomor 1) termasuk elektrolit kuat karena menghasilkan banyak gelembung gas meskipun lampu menyala redup. Larutan nomor 3) dan 5) merupakan larutan elektrolit lemah. Larutan elektrolit lemah menghasilkan sedikit gelembung gas dan menyalakan lampu dengan redup atau tidak dapat menyalakan lampu saat diuji daya hantar arus listriknya. Larutan nomor 4) merupakan larutan nonelektrolit. Larutan nonelektrolit tidak menghasilkan gelembung gas dan tidak dapat menyalakan lampu saat diuji daya hantar arus listriknya.
Kimia Kelas XII
137
10. Jawaban: a Suatu asam setelah melepas satu proton akan membentuk spesi yang disebut basa konjugasi dari asam tersebut. Sementara itu, basa yang telah menerima proton menjadi asam konjugasi. Pasangan asam-basa setelah terjadi serah terima proton dinamakan asam basa konjugasi. 1) HSO4–(aq) + H2O( ) H3O+(aq) + SO42–(aq) Asam
2)
Basa
H2O( ) + S2–(aq) Asam
Basa
Asam konjugasi
Basa konjugasi
OH–(aq) + HS–(aq) Basa konjugasi
Asam konjugasi
Jadi, spesi yang merupakan pasangan asam-basa konjugasi adalah HSO4– dan SO42– atau H2O dan OH–. 11. Jawaban: e Air limbah 1 Metil merah = merah → pH ≤ 4,2 Bromtimol biru = kuning → pH ≤ 6,0 Fenolftalein = tidak berwarna → pH ≤ 8,3 Jadi, pH air limbah 1 ≤ 4,2. Air limbah 2 Metil merah = kuning → pH ≥ 6,3 Bromtimol biru = biru → pH ≥ 7,6 Fenolftalein = merah → pH ≥ 10,0 Jadi, pH air limbah 2 ≥ 10,0. 12. Jawaban: a Grafik titrasi tersebut menunjukkan titrasi antara basa kuat (LOH) oleh asam kuat (HX). VHX = 25 ml MHX = 0,1 M VLOH = 10 ml VHX × MHX × nHX = VLOH × MLOH × nLOH 25 × 0,1 × 1 = 10 × MLOH × 1 MLOH = 0,25 M Jadi, konsentrasi larutan basa LOH = 0,25 M. 13. Jawaban: a Larutan penyangga dapat terbentuk antara asam lemah dengan garamnya atau basa lemah dengan garamnya. Larutan 1) dan 2)
mol NaOH = mol HCN =
L × 0,1 M = 0,0025 mol L × 0,2 M = 0,005 mol
NaOH + HCN → NaCN + H2O Mula-mula : 0,0025 mol 0,005 mol – – Reaksi : 0,0025 mol 0,0025 mol 0,0025 mol 0,0025 mol –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Setimbang :
–
0,0025 mol
0,0025 mol
0,0025 mol
Reaksi tersebut menghasilkan sisa berupa asam lemah dan garamnya sehingga merupakan larutan penyangga. Larutan 1) dan 3) mol NaOH =
mol CH3COOH =
L × 0,1 M = 0,0025 mol
L × 0,1 M = 0,0025 mol
NaOH + CH3COOH → CH3COONa + H2O Mula-mula : 0,0025 mol 0,0025 mol – – Reaksi : 0,0025 mol 0,0025 mol 0,0025 mol 0,0025 mol ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Setimbang :
–
–
0,0025 mol
0,0025 mol
Reaksi tersebut tidak menghasilkan sisa asam lemah, tetapi hanya menghasilkan garam sehingga termasuk hidrolisis. Larutan 2) dan 4) mol HCN =
mol NH4OH =
L × 0,2 M = 0,005 mol
L × 0,2 M = 0,005 mol
HCN + NH4OH → NH4CN + H2O Mula-mula : 0,005 mol 0,005 mol – – Reaksi : 0,005 mol 0,005 mol 0,005 mol 0,005 mol ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Setimbang :
–
–
0,005 mol
0,005 mol
Reaksi tersebut tidak menghasilkan sisa asam lemah atau basa lemah, tetapi hanya menghasilkan garam sehingga termasuk hidrolisis. Larutan 3) dan 5) Pasangan tersebut tidak dapat bereaksi karena sama-sama bersifat asam. Larutan 4) dan 5) mol NH4OH = mol HCl =
L × 0,2 M = 0,005 mol
L × 0,2 M = 0,005 mol
NH4OH + HCl → NH4Cl + H2O Mula-mula : 0,005 mol 0,005 mol – – Reaksi : 0,005 mol 0,005 mol 0,005 mol 0,005 mol ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Setimbang :
–
–
0,005 mol
0,005 mol
Reaksi tersebut tidak menghasilkan sisa basa lemah tetapi hanya menghasilkan garam sehingga termasuk hidrolisis. 14. Jawaban: a Garam bersifat netral merupakan garam yang terbentuk dari asam kuat dan basa kuat (tidak terhidrolisis). KNO 3 terbentuk dari basa kuat (KOH) dan asam kuat (HNO3) sehingga bersifat netral. NH4Cl terbentuk dari basa lemah (NH4OH) dan asam kuat (HCl) sehingga bersifat asam. Na2SO4 terbentuk dari basa kuat (NaOH) dan
Kimia Kelas XII
138
asam kuat (H 2SO 4) sehingga bersifat netral. Na2CO3 terbentuk dari basa kuat (NaOH) dan asam lemah (H2CO3) sehingga bersifat basa. CH 3 COOK terbentuk dari asam lemah (CH 3COOH) dan basa kuat (KOH) sehingga bersifat basa. Jadi, pasangan garam yang bersifat netral ditunjukkan oleh nomor 1) dan 3). 15. Jawaban: c 1) Cu(OH)2, Ksp = 2,6 × 10–19 Cu(OH)2 Cu2+ + 2OH– s s 2s 2+ Ksp Cu(OH)2 = [Cu ][OH–]2 2,6 × 10–19 = s (2s)2 2,6 × 10–19 = 4s3 s3 = 65 × 10–21 s = 4,02 × 10–7 2) Fe(OH)2, Ksp = 8,0 × 10–16 Fe(OH)2 Fe2+ + 2OH– s s 2s 2+ Ksp Fe(OH)2 = [Fe ][OH–]2 8,0 × 10–16 = s (2s)2 8,0 × 10–16 = 4s3 s3 = 2,0 × 10–16 = 0,2 × 10–15 s = 0,58 × 10–5 = 5,8 × 10–6 3) Pb(OH)2, Ksp = 1,4 × 10–20 Pb(OH)2 Pb2+ + 2OH– s s 2s 2+ Ksp Pb(OH)2 = [Pb ][OH–]2 1,4 × 10–20 = s (2s)2 –20 3 1,4 × 10 = 4s s3 = 0,35 × 10–20 = 3,5 × 10–21 s = 1,52 × 10–7 4) Mg(OH)2, Ksp = 1,8 × 10–11 Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH– s s 2s Ksp Mg(OH)2 = [Mg2+][OH–]2 1,8 × 10–11 = s (2s)2 –11 3 1,8 × 10 = 4s s3 = 0,45 × 10–11 = 4,5 × 10–12 s = 1,65 × 10–4 Jadi, urutan kelarutan senyawa dari yang kecil ke besar yaitu 3), 1), 2), dan 4). 16. Jawaban: d Larutan infus yang dimasukkan ke dalam pembuluh darah menerapkan sifat koligatif yaitu tekanan osmotik. Larutan infus bersifat isotonik dengan cairan intrasel agar tidak terjadi osmosis baik ke dalam ataupun ke luar sel darah, dengan demikian sel darah tidak mengalami kerusakan. Pemakaian glikol pada radiator kendaraan bermotor menerapkan sifat koligatif yaitu penurunan titik beku. Glikol mampu menurunkan suhu agar air radiator tidak mudah membeku sehingga mesin menjadi awet. 139
Latihan Ujian Nasional
17. Jawaban: c Fase Terdispersi
Medium Terdispersi
Jenis Koloid
Cair
Gas
Aerosol cair
b.
Cair
Cair
Emulsi
c.
Padat
Cair
Sol
d.
Padat
Gas
Aerosol padat
e.
Gas
Cair
Busa
a.
18. Jawaban: a Sifat-Sifat Koloid
Penerapan dalam Kehidupan Sehari-hari
a.
Adsorpsi
Penggunaan norit, menghilangkan bau badan
b.
Koagulasi
Penyaringan asap pabrik
c.
Dialisis
Proses cuci darah
d.
Efek Tyndall
Sorot lampu di udara berkabut
e.
Gerak Brown
Gerakan partikel koloid
f.
Koloid pelindung
Gelatin pada es krim
19. Jawaban: b Reaksi: $!
+ CH3Cl →
CH 3
+ HCl
Hasil reaksi berupa senyawa toluena dan asam klorida. Reaksi merupakan reaksi alkilasi karena senyawa benzena direaksikan dengan alkil halida sehingga satu atom H pada benzena tersubstitusi oleh alkil (metil). 20. Jawaban: e Garam dari asam benzoat digunakan untuk bahan pengawet makanan dan pembasmi kuman. Bahan pembuat detergen dan bahan baku fenol adalah asam benzena sulfonat. Bahan baku plastik menggunakan stirena. 21. Jawaban: e Senyawa 1) mempunyai gugus fungsi BO –C , berarti senyawa tersebut termasuk V H aldehid. Nama IUPAC senyawa 1) adalah 2-metil propanal. Senyawa 2) mempunyai gugus fungsi – C –, berarti senyawa tersebut || O termasuk keton. Nama IUPAC senyawa 2) adalah 2-butanon. O B Propanal CH3 – CH2 – C V H O B Butanal CH3 – CH2 – CH2 – C V H
2-metil propanol CH3 – CH – CH – OH | CH3 Butanon merupakan penamaan yang salah. 22. Jawaban: a Senyawa CH3 – CH2 – C – CH3 (2-butanon) || O mempunyai isomer rantai apabila gugus fungsi dipindah dari atom semula ke atom C yang lain. Gugus – C – yang berada pada atom C kedua || O dapat dipindah ke atom C ketiga menjadi CH3 – C – CH2 – CH3. Namun, nama senyawa || O ini tetap 2-butanon karena gugus C = O tetap terikat pada atom C nomor 2. Dengan demikian, isomer rantai 2-butanon hanya 1. 23. Jawaban: e Senyawa yang dihasilkan dari oksidasi senyawa alkohol dan tidak bereaksi dengan pereaksi Fehling maupun Tollens adalah senyawa keton. Senyawa keton mempunyai gugus fungsi – C –. || O Senyawa keton sering digunakan sebagai pelarut cat kuku dan pelarut plastik. 24. Jawaban: a Senyawa C2H6O dapat berupa senyawa alkohol atau eter. Senyawa alkohol dengan rumus molekul C 2 H 6 O adalah etanol, digunakan sebagai antiseptik. Alkohol mempunyai gugus fungsi –OH. Senyawa eter dengan rumus molekul C2H6O adalah dimetil eter, digunakan sebagai bahan bakar dan pelarut. Eter mempunyai gugus fungsi – O –. 25. Jawaban: b Polimer a. b. c. d. e.
Nilon Poliester Amilum Polistirena Polivinilklorida
Kegunaan pada Industri Tekstil Tekstil Bahan makanan Plastik Pipa air
26. Jawaban: a Sukrosa bukan gula pereduksi sehingga tidak bereaksi dengan pereaksi Fehling. Selulosa merupakan polisakarida alam yang tidak dapat dihidrolisis, diperoleh dari bahan-bahan alam seperti kapas. Glukosa memberikan uji positif
terhadap pereaksi Fehling, yaitu ditandai dengan terbentuknya endapan merah bata. Galaktosa memberikan uji positif dengan pereaksi Molisch, yaitu memberikan warna merah-ungu. Amilum menunjukkan uji positif dengan iodin, yaitu terbentuknya warna biru. 27. Jawaban: a Reaksi eksoterm membebaskan kalor ke lingkungan sehingga suhu lingkungan bertambah. Pada reaksi ini suhu setelah reaksi lebih besar dari sebelum reaksi. Jadi, gambar yang menunjukkan reaksi eksoterm adalah 1) dan 2). 28. Jawaban: e ∆H°f merupakan perubahan entalpi pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsur penyusunnya, contoh H2(g) +
O2(g) → H2O(g) ∆H = –kJ mol–1
∆H°d merupakan perubahan entalpi penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsur penyusunnya, contoh NaCl(s) → Na(s) +
Cl2(g) ∆H = +kJ mol–1
∆H°c merupakan perubahan entalpi pembakaran 1 mol senyawa karbon menghasilkan gas CO2 dan uap air, contoh: 1) C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O( ) ∆H = –kJ mol–1 2)
CH3OH( ) + O2(g) → CO2(g) + 2H2O( ) ∆H = –kJ mol–1
29. Jawaban: c Orde reaksi NO terhadap H2 ditentukan dari reaksi 3 dan 4.
@ ?
# #
= @ ?
× −
× −
=
× − − ×
× − × −
4 = (2)n (2)2 = (2)n n=2 Orde reaksi H2 terhadap NO ditentukan dari reaksi 1 dan 2.
@ ?
# #
× − × −
(
= @ ? =
=(
1 )
=(
× − × − m ) m )
× − − ×
⇒m=1
Orde total reaksi = n + m = 2 + 1 = 3.
Kimia Kelas XII
140
30. Jawaban: e Laju reaksi yang hanya dipengaruhi oleh konsentrasi terdapat pada gambar nomor 5) terhadap 1). Laju reaksi pada gambar 1) terhadap 2) dipengaruhi oleh luas permukaan. Laju reaksi pada gambar 2) terhadap 3) dipengaruhi oleh konsentrasi, luas permukaan, dan pengadukan. Laju reaksi pada gambar 3) terhadap 4) dipengaruhi pengadukan. Laju reaksi pada gambar 3) dan 5) dipengaruhi oleh pengadukan. 31. Jawaban: d Produk akan semakin banyak dihasilkan jika reaksi bergeser ke arah produk. Apabila pada reaksi kesetimbangan suhu dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah endoterm. Jika dikehendaki produk berlimpah, reaksi ke arah produk harus bersifat endoterm, seperti pada reaksi 2) dan 3). Reaksi endoterm ditandai dengan ∆H positif. Reaksi 1) dan 4) merupakan reaksi eksoterm sehingga jika suhu dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke reaktan. Kondisi ini mengakibatkan produk berkurang. 32. Jawaban: b Reaksi kesetimbangan: H2(g) + I2(g) 2HI(g) Kc = 0,5 Kc =
? ?
Jika [H2] = P M dan [HI] = Q M maka: 0,5 =
>
⇒ [I2] = >
Notasi sel yang dapat berlangsung dituliskan dari reaksi oksidasi || reaksi reduksi. Notasi sel: Mg | Mg2+ || Al3+ || Al 35. Jawaban: c Anode : Mg → Mg2+ + 2e– ×3 E° = +2,38 V Katode: Al3+ + 3e– → Al ×2 E° = –1,66 V –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + E° = +0,72 V 3Mg + 2Al3+ → 3Mg2+ + 2Al
Jadi, harga E°sel persamaan reaksi tersebut +0,72 V. 36. Jawaban: a Larutan elektrolit CuSO4 mempunyai valensi 2. t = 30 menit = 30 × 60 detik W
= = =
⋅*⋅
→e=
$ *
⋅ ⋅ ⋅
⋅ ⋅
37. Jawaban: b Terjadinya korosi pada setang sepeda dapat dicegah dengan cara melapisi setang dengan krom. Pencegahan korosi dengan menghubungkan ke magnesium diterapkan pada tower sutet (menara). Pencegahan korosi dengan mengoleskan oli/minyak goreng diterapkan pada rantai kendaraan atau sepeda. Proteksi katodik diterapkan pada kaleng minuman ringan. Pembuatan alloy atau paduan logam diterapkan pada stainlees steel. 38. Jawaban: c
33. Jawaban: c aCu(s) + bNO–3(aq) + cH+(aq) → dCu2+(aq) + eNO(g) + fH2O( ) Cu : a = d, misal a = 1, d = 1 N : b = e, misal b = 2, e = 2 O :b=e=2 H = c = 2f O = f + e, f = b = 2 e =2 O =2+2=4 H = 2f; 2 · 4 = 8 Oleh karena jumlah muatan Cu di ruas kanan adalah +2 maka jumlah Cu di ruas kiri harus = 3. Jadi, a = 3, d = 3 3Cu(s) + 2NO –3 (aq) + 8H + → 3Cu 2+ (aq) + 2NO(g) + 4H2O( ) a = 3, b = 2, c = 3, dan d = 4 34. Jawaban: a E°sel dapat berlangsung apabila berharga positif. E°sel = E°reduksi – E°oksidasi
141
Latihan Ujian Nasional
No. 1) 2) 3) 4)
Unsur Besi Silikon Belerang Natrium
Nama Proses Tanur tinggi Reduksi SiO2 Frasch Down
39. Jawaban: d Logam yang dihasilkan dari reaksi tersebut adalah aluminium. Sifat aluminium sebagai berikut. 1) Tahan karat. 2) Membentuk oksida amfoter. 3) Konduktor listrik yang baik. 4) Tidak dapat membentuk molekul diatomik, tetapi poliatomik. 40. Jawaban: b 211 Pb → 211 Bi + X 82 83 X=
− −
X = –10e
= –10X
Kimia Kelas XII
441
: .... : XII/1 : Kimia
Materi Pokok/ Pembelajaran
Pengertian dan Jenis Sifat Koligatif
Sifat Koligatif Larutan Nonelektrolit
Kompetensi Dasar
1.1 M e n j e l a s k a n penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku larutan, dan tekanan osmosis termasuk sifat koligatif larutan.
1.2 Membandingkan antara sifat koligatif l a r u t a n nonelektrolit dengan sifat koligatif larutan elektrolit yang konsentrasinya sama berdasarkan data percobaan. Ekonomi kreatif (•) Kreatif
Pendidikan karakter (*) Kreatif
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
1. Menentukan sifat koligatif larutan nonelektrolit berdasarkan hukum Raoult.
Mendeskripsikan satuan konsentrasi yang digunakan dalam perhitungan sifat koligatif.
Kegiatan Pembelajaran
•
•
Menjelaskan pengertian sifat koligatif larutan nonelektrolit (hukum Raoult).
Menjelaskan satuan konsentrasi yang digunakan dalam perhitungan sifat koligatif.
Indikator Pencapaian Kompetensi
Pilihan ganda
Tes tertulis
Tes tertulis
Pilihan ganda
Teknik
Kenaikan titik didih molal bergantung pada . . . . a. jenis pelarut b. titik didih pelarut c. molalitas larutan d. molaritas larutan e. jenis zat terlarut
Suatu larutan dikatakan mempunyai konsentrasi 1 molal apabila . . . . a. dalam 1.000 gram pelarut terdapat 1 gram zat terlarut b. dalam 1.000 gram pelarut terdapat 100 gram zat terlarut c. dalam 1.000 gram pelarut terdapat 1 mol zat terlarut d. dalam 1.000 gram larutan terdapat 1 mol zat terlarut e. dalam 1.000 ml pelarut terdapat 1 mol zat terlarut
Contoh Instrumen
Penilaian Bentuk Instrumen
Standar Kompetensi : 1. Menjelaskan sifat-sifat koligatif larutan nonelektrolit dan elektrolit.
Sekolah Kelas/Semester Mata Pelajaran
Silabus
14 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 5–32 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 4–18 3. Seperangkat alat dan bahan percobaan penurunan titik beku larutan
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 1–5 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 1–4
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
442
Silabus
Kompetensi Dasar
Materi Pokok/ Pembelajaran
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan •
•
•
3. Menentukan tekanan uap larutan nonelektrolit berdasarkan data percobaan.
4. Menganalisis diagram P–T untuk menafsirkan penurunan tekanan uap, penurunan titik beku, dan kenaikan titik didih larutan.
Menjelaskan diagram P–T untuk menafsirkan penurunan tekanan uap, penurunan titik beku, dan kenaikan titik didih larutan.
Menghitung tekanan uap larutan nonelektrolit berdasarkan data percobaan.
Menjelaskan pengaruh zat terlarut yang sukar menguap terhadap tekanan uap pelarut.
Indikator Pencapaian Kompetensi
2. M e n e n t u k a n tekanan uap larutan berdasarkan zat yang terlarut di dalamnya.
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Tes tertulis
Tes tertulis
Teknik
Pilihan ganda
Uraian
Pilihan ganda
Bentuk Instrumen
T
Titik didih larutan urea 0,2 M dinyatakan oleh titik .... a. E d. K b. F e. L c. H
Diagram berikut menyatakan diagram P – T air, larutan urea 0,2 M.
Tekanan uap jenuh air pada suhu 20°C adalah 18 mmHg. Apabila ke dalam 0,75 mol air dilarutkan 0,25 mol glukosa, tentukan penurunan tekanan uap jenuh larutan pada suhu tersebut!
Jika mol pelarut semua larutan tersebut dianggap sama, maka larutan yang mempunyai tekanan uap paling besar adalah . . . . a. P d. S b. Q e. T c. R
P Q R S Keterangan: O partikel zat terlarut
Perhatikan gambar beberapa larutan di bawah ini!
Contoh Instrumen
Penilaian
4. Seperangkat alat dan bahan percobaan kenaikan titik didih larutan
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Kimia Kelas XII
443
Kompetensi Dasar
Sifat Koligatif Larutan Elektrolit
Materi Pokok/ Pembelajaran
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
•
•
1. Melakukan perhitungan terhadap tekanan uap larutan elektrolit.
2. Melakukan percobaan untuk mengamati penurunan titik beku larutan elektrolit dan nonelektrolit.
•
•
6. Menghitung tekanan osmotik larutan nonelektrolit.
3. Melakukan perhitungan ∆Tf larutan elektrolit dan nonelektrolit. (•)
•
Menghitung penurunan titik beku larutan elektrolit dan nonelektrolit.
Mengamati penurunan titik beku suatu zat cair akibat penambahan zat terlarut melalui percobaan.
Menghitung tekanan uap larutan elektrolit menggunakan faktor Van’t Hoff berdasarkan data percobaan.
Menghitung tekanan osmotik larutan nonelektrolit.
Menjelaskan pengertian osmosis dan tekanan osmotik serta terapannya.
Indikator Pencapaian Kompetensi
5. Mengkaji literatur tentang pengertian osmosis dan tekanan osmotik serta terapannya.
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Tes unjuk kerja
Tes tertulis
Tes tertulis
Tes tertulis
Teknik
Pilihan ganda
Uji petik kerja prosedur
Pilihan ganda
Uraian
Uraian
Bentuk Instrumen
Jika diketahui K f air 1,86°C/m, larutan NaOH 4% (Mr = 40) membeku pada suhu . . . °C.
Lakukan percobaan untuk mengamati penurunan titik beku larutan elektrolit dan nonelektrolit berupa akuades, cuka, dan urea dalam tabung reaksi yang dimasukkan ke dalam campuran es dan garam dapur!
At a coastal area, the vapor pressure of x gram of NaOH solution in 500 gram of water is 1 atmosphere at 100.2°C. If the constant boiling point of water (Kb) is 0.5°C kg/mol, what is the value of x? (Mr NaOH = 40 g/mole) a. 2 gram d. 8 gram b. 4 gram e. 10 gram c. 6 gram
Sebanyak 6,84 gram sukrosa dilarutkan ke dalam air hingga volumenya menjadi 2 L. Jika R = 0,082, tentukanlah tekanan osmotik larutan sukrosa (Mr = 342) pada suhu 25°C!
Tentukan larutan-larutan berikut yang hipotonik dengan larutan H 2 SO 4 0,3 M! a. glukosa 0,9 M b. KNO3 0,6 M c. urea 0,3 M d. Na2SO4 0,2 M
Contoh Instrumen
Penilaian Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
444
Silabus
Kompetensi Dasar
Materi Pokok/ Pembelajaran
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
Mengamati kenaikan titik didih suatu zat cair akibat penambahan zat terlarut melalui percobaan.
Menghitung kenaikan titik didih larutan elektrolit dan nonelektrolit.
Menghitung tekanan osmotik larutan elektrolit.
•
•
•
5. Melakukan perhitungan ∆Tb larutan elektrolit dan nonelektrolit.
6. Melakukan perhitungan terhadap tekanan osmotik larutan elektrolit.
Indikator Pencapaian Kompetensi
4. Melakukan percobaan untuk mengamati kenaikan titik didih larutan elektrolit dan nonelektrolit. (*)
Kegiatan Pembelajaran
Ke dalam 250 gram air dilarutkan 17,4 gram K 2 SO 4 . Jika K b air = 0,52°C/molal, kenaikan titik didih larutan tersebut adalah . . . . (Ar : K = 39, S = 32, O = 16) a. 0,208°C b. 0,312°C c. 0,416°C d. 0,624°C e. 0,832°C Tekanan osmotik darah manusia pada suhu 37°C sebesar 7,626 atm (R = 0,082 L atm mol –1 K–1). Massa NaCl yang harus dilarutkan dalam 1 L larutan sehingga pada suhu 37°C isotonik dengan darah manusia yaitu . . . gram. (Ar Na = 23, Ar Cl = 35,5) a. 8,775 b. 11,70 c. 17,55 d. 35,10 e. 175,50
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Tes tertulis
Tes tertulis
–1,86 –1,96 –3,72 –3,88 –5,82
Uji petik Masukkan akuades, larutkerja an NaCl, dan larutan urea prosedur masing-masing ke dalam gelas kimia! Didihkan ketiga larutan secara bersamaan dan ukur suhu setiap larutan saat mendidih menggunakan termometer! Catat suhu larutan!
a. b. c. d. e.
Contoh Instrumen
Tes unjuk kerja
Teknik
Bentuk Instrumen
Penilaian Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Kimia Kelas XII
445
Kompetensi Dasar
Materi Pokok/ Pembelajaran
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan 7. Membandingkan sifat koligatif larutan elektrolit dan nonelektrolit berdasarkan data percobaan.
Kegiatan Pembelajaran
•
Menganalisis data percobaan untuk membandingkan sifat koligatif larutan elektrolit dan nonelektrolit.
Indikator Pencapaian Kompetensi
Tes tertulis
Teknik Pilihan ganda
Bentuk Instrumen
0,1 0,1 0,2 0,2 0,1
1. 2. 3. 4. 5.
200 100 300 100 250
Volume Larutan (ml)
Jika R = 0,082 L atm mol–1K–1 dan pengukuran dilakukan pada suhu tetap, larutan yang mempunyai tekanan osmotik paling besar adalah . . . . a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5
Mol Zat Terlarut
Larutan
Tabel berikut menunjukkan data sejumlah zat terlarut yang dilarutkan dalam air.
Contoh Instrumen
Penilaian Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
446
Silabus
: .... : XII/1 : Kimia
Materi Pokok/ Pembelajaran
Persamaan Reaksi Redoks
Kompetensi Dasar
2.1 M e n e r a p k a n konsep reaksi oksidasireduksi dalam sistem elektrokimia yang melibatkan energi listrik dan kegunaannya dalam mencegah korosi dan dalam industri. E k o n o m i kreatif (•) Inovatif
Pendidikan karakter (*) P e d u l i Lingkungan
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
•
•
3. Merancang dan melakukan percobaan untuk mengamati ciri reaksi redoks yang berlangsung spontan.
•
Menyimpulkan ciriciri reaksi redoks yang berlangsung secara spontan melalui percobaan.
Menyetarakan reaksi redoks dengan cara perubahan bilangan oksidasi (PBO).
Menyetarakan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi (ion elektron).
Indikator Pencapaian Kompetensi
2. M e n u l i s k a n persamaan reaksi redoks setara dengan cara perubahan bilangan oksidasi (PBO).
1. M e n u l i s k a n persamaan reaksi redoks setara dengan cara setengah reaksi (ion elektron).
Kegiatan Pembelajaran
Uraian
Uji petik kerja prosedur
Tes unjuk kerja
Uraian
Tes tertulis
Tes tertulis
Teknik
Bentuk Instrumen
a. Campur larutan KMnO4 dengan H2SO4! Panaskan hingga suhu 60°C lalu teteskan larutan H2C2O4 hingga terjadi perubahan warna! b. Tambahkan larutan Na2S2O3 tetes demi tetes ke dalam larutan I 2 sampai terjadi perubahan warna! c. Masukkan logam Cu berbentuk spiral yang telah diampelas ke dalam larutan AgNO3! Amati yang terjadi! d. Masukkan logam Zn yang telah diampelas ke dalam larutan H2SO 4! Amati yang terjadi!
Selesaikan reaksi redoks berikut dengan cara bilangan oksidasi dan cara setengah reaksi!
Balance the equation of the following redox reaction: P(s) + NO3–(aq) → PO43–(aq) + NO(g)
Contoh Instrumen
Penilaian
10 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 34–62 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 19–36 3. Seperangkat alat dan bahan percobaan reaksi redoks 4. Seperangkat aat dan bahan percobaan reaksi redoks spontan
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Standar Kompetensi : 2. Menerapkan konsep reaksi oksidasi-reduksi dan elektrokimia dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.
Sekolah Kelas/Semester Mata Pelajaran
Silabus
Kimia Kelas XII
447
Kompetensi Dasar
Sel Elektrokimia
Materi Pokok/ Pembelajaran
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
•
•
6. M e n u l i s k a n persamaan reaksi redoks spontan berdasarkan harga potensial reduksi.
•
Menjelaskan terjadinya reaksi redoks spontan berdasarkan harga potensial reduksi.
Menggambarkan susunan sel Volta atau sel Galvani dan menjelaskan fungsi setiap bagiannya.
Mengidentifikasi jenis reaksi, oksidator, dan reduktor.
Indikator Pencapaian Kompetensi
5. Menganalisis gambar susunan sel Volta dan menyebutkan fungsi tiap bagiannya. (•)
4. Menentukan jenis reaksi oksidasi atau reduksi serta zat yang bertindak sebagai oksidator dan reduktor.
Kegiatan Pembelajaran Bentuk Instrumen
Tes tertulis
Tes tertulis
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Portofolio Dokumen pekerjaan
Teknik
Cd H2
Zn Pb Zn
Anode
Diketahui data potensial elektrode standar: Ag+(aq) + e– → Ag(s) E° = +0,80 volt Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s) E° = –0,76 volt In3+(aq) + 3e– → In(s) E° = –0,34 volt Mn2+(aq) + 2e– → Mn(s) E° = –1,20 volt
a. Ag2O b. PbO2 c. MnO2 + NH4Cl d. NiO2 e. O 2
Katode
Pasangan elektrode yang digunakan pada aki timbal asam seperti gambar adalah . . . .
gambar
... ... ... ... ... ...
SO42– → SO2 H2S → S FeCl2 → FeCl3 Cr2O72– → Cr3+ KMnO4 → MnO2 H2C2O4 → CO2
1. 2. 2. 4. 5. 6.
Perhatikan berikut!
Jenis Reaksi
Reaksi
No.
Lengkapilah tabel berikut untuk menentukan jenis reaksi (oksidasi atau reduksi)!
Contoh Instrumen
Penilaian Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
448
Silabus
Kompetensi Dasar
Materi Pokok/ Pembelajaran
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
7. Menuliskan lambang sel atau diagram sel dan reaksi-reaksi yang terjadi pada sel Volta.
Kegiatan Pembelajaran
•
Menuliskan lambang sel dan reaksi-reaksi yang terjadi pada sel Volta.
Indikator Pencapaian Kompetensi
Tes tertulis
Teknik
Pilihan ganda
Bentuk Instrumen
(Ujian Nasional 2009/2010)
Diagram sel Volta yang benar adalah . . . . a. Al(s) | Al 3+ (aq) || Cu2+(aq) | Cu(s) b. Al 3+ (aq) | Al(s) || Cu(s) | Cu2+(aq) c. Cu 2+ (aq) | Cu(s) || Al(s) | Al3+(aq) d. Cu(s) | Cu 2+ (aq) || Al3+(aq) | Al(s) e. Al(s) | Cu 2+ (aq) || Al3+(aq) | Cu(s)
Suatu sel Volta disusun seperti pada gambar berikut.
Reaksi redoks di bawah ini yang dapat berlangsung spontan adalah . . . . a. Zn(s) + Mn2+(aq) → Mn(s) + Zn2+(aq) b. 3Ag(s) + In3+(aq) → In(s) + 3Ag+(aq) c. 2In(s) + 3Mn2+(aq) → 3Mn(s) + 2In3+(aq) d. 3Zn(s) + 2In3+(aq) → 3Zn2+(aq) + 2In(s) e. 2Ag(s) + Mn2+(aq) → Mn(s) + 2Ag+(aq)
Contoh Instrumen
Penilaian Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Kimia Kelas XII
449
2.2 Menjelaskan r e a k s i oksidasireduksi dalam sel elektrolisis.
Kompetensi Dasar
Sel Elektrolisis dan ReaksiReaksi di Dalamnya
Materi Pokok/ Pembelajaran
Pendidikan karakter (*) P e d u l i Lingkungan
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan Menghitung potensial sel berdasarkan data potensial reduksi standar.
Menjelaskan prinsip kerja sel Volta yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari (baterai, aki, dan lain-lain).
Mengamati reaksi yang terjadi di anode dan katode pada reaksi elektrolisis melalui percobaan.
Menuliskan reaksi yang terjadi di anode dan katode pada larutan atau cairan dengan elektrode aktif ataupun elektrode inert.
•
•
•
•
9. Menyebutkan prinsip kerja sel Volta yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. (*)
1. Merancang dan melakukan percobaan untuk mengamati reaksi yang terjadi di anode dan katode pada reaksi elektrolisis larutan kalium iodida dan larutan tembaga(II) sulfat.
2. Menuliskan persamaan reaksi yang terjadi di anode dan katode pada larutan atau cairan dengan elektrode aktif ataupun elektrode inert.
Indikator Pencapaian Kompetensi
8. M e l a k u k a n perhitungan harga potensial sel standar berdasarkan data potensial standar.
Kegiatan Pembelajaran
Uraian
Uraian
Uji petik kerja prosedur
Pilihan ganda
Tes tertulis
Tes tertulis
Tes unjuk kerja
Tes tertulis
Teknik
Bentuk Instrumen
a. 2H 2 O(A) + 2e – → H2(g) + 2OH–(aq)
Pada elektrolisis larutan Mg(NO 3 ) 2 dengan elektrode karbon, reaksi yang berlangsung di anode adalah . . . .
Lakukan elektrolisis larutan KI pada pipa U menggunakan elektrode karbon dan batu baterai 6 V! Uji larutan hasil elektrolisis dengan kertas lakmus merah dan biru pada bagian katode, serta dengan larutan amilum pada bagian anode!
Mobil umumnya menggunakan sel aki timbal asam. Oleh karena itu, mobil yang tidak digunakan dalam jangka waktu lama, kadang-kadang mesinnya tetap harus dihidupkan. Mengapa harus demikian? Jelaskan jawaban Anda!
Diketahui dua elektrode sebagai berikut. Ag+(aq) + e– → Ag(s) E° = +0,79 volt Mg2+(aq) + 2e– → Mg(s) E° = –2,34 volt a. Tentukan E°sel yang dihasilkan oleh kedua elektrode tersebut! b. Tuliskan reaksi elektrodenya!
Contoh Instrumen
Penilaian
16 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 64–78 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 37–46 3. Seperangkat alat dan bahan percobaan reaksi elektrolisis 4. Seperangkat alat dan bahan percobaan faktor-faktor yang memengaruhi korosi
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
450
Silabus
Kompetensi Dasar
Korosi
Materi Pokok/ Pembelajaran
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
•
•
4. Menyebutkan beberapa cara untuk mencegah terjadinya korosi. (*)
Menjelaskan beberapa cara mencegah terjadinya korosi.
Menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi terjadinya korosi melalui percobaan.
Indikator Pencapaian Kompetensi
3. Merancang dan melakukan percobaan untuk menunjukkan faktorfaktor yang memengaruhi terjadinya korosi (karat) besi.
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Tes unjuk kerja
Teknik
Pilihan ganda
Uji petik kerja prosedur
Bentuk Instrumen
Salah satu cara mencegah terjadinya korosi pada menara adalah . . . . a. dilapisi timah b. direndam dalam air c. dibakar lalu ditempa d. dicelupkan pada larutan asam e. dihubungkan dengan lempeng magnesium
Susunlah rangkaian percobaan dengan 8 buah gelas kaca, 4 buah gelas kaca dalam keadaan terbuka dan 4 buah gelas kaca dalam keadaan tertutup! Paku yang pertama dibiarkan di dalam gelas kaca, paku yang kedua dimasukkan ke dalam air dan tercelup secara keseluruhan, paku yang ketiga dimasukkan dan tercelup sebagian ke dalam air, dan paku yang keempat dimasukkan ke dalam larutan HCl dan tercelup secara keseluruhan. Amati keadaan paku setiap hari selama dua minggu!
e. 4OH–(aq) → 2H2O(A) + O2(g) + e–
d. 4H+(aq) + O2(g) + 4e– → 2H2O(A)
c. H2(g) + 2OH–(aq) → 2H2O + 2e–
b. 2H2O(A) → 4H +(aq) + O2(g) + 4e–
Contoh Instrumen
Penilaian Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Kimia Kelas XII
451
Materi Pokok/ Pembelajaran
Hukum Faraday dan Penerapannya
Kompetensi Dasar
2.3 M e n e r a p k a n hukum Faraday untuk elektrolisis larutan elektrolit.
Ekonomi kreatif (•) Kreatif
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan Menjelaskan konsep hukum Faraday dalam perhitungan sel elektrolisis.
Melakukan percobaan penyepuhan logam besi dengan tembaga.
Menuliskan reaksi elektrolisis pada penyepuhan dan pemurnian suatu logam.
•
•
•
2. Merancang dan melakukan percobaan untuk menyepuh besi dengan tembaga melalui reaksi elektrolisis. (•)
3. Menyebutkan aplikasi sel elektrolisis dalam proses penyepuhan dan pemurnian logam di industri.
Indikator Pencapaian Kompetensi
Menerapkan konsep hukum Faraday dalam perhitungan sel elektrolisis.
1.
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Tes tertulis
Uraian
Uji petik kerja prosedur
Pilihan ganda
Teknik
Tes unjuk kerja
Bentuk Instrumen
Gambarkan proses penyepuhan logam besi dengan perak! Berilah penjelasan beserta reaksi elektrolisisnya!
Lakukan penyepuhan paku besi dengan batang tembaga menggunakan larutan CuSO4 dan baterai 9 V! Paku besi bertindak sebagai katode (–) dan batang tembaga bertindak sebagai anode (+).
Arus listrik 10 ampere dialirkan ke dalam larutan AgNO3 selama 965 detik. Massa perak yang dihasilkan pada katode adalah . . . gram. (Ar Ag = 108; 1F = 96.500 C/mol) a. 2,7 d. 27 b. 5,4 e. 54 c. 10,8
Contoh Instrumen
Penilaian
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 79–94 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 46–97 3. Seperangkat alat dan bahan percobaan penyepuhan logam besi
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
452
Silabus
: .... : XII/1 : Kimia
Materi Pokok/ Pembelajaran
Kelimpahan, Manfaat, Dampak, dan Pembuatan Unsur Golongan Utama
Sifat-Sifat Unsur Golongan Utama
Kompetensi Dasar
3.1 Mengidentifikasi kelimpahan unsur-unsur utama dan transisi di alam dan produk yang mengandung unsur tersebut.
3.2 Mendeskripsikan kecenderungan sifat fisik dan kimia unsur utama dan unsur transisi (titik didih, titik leleh, ke-
Ekonomi kreatif (•) Kreatif
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
•
•
2. Mengkaji literatur tentang produkproduk yang mengandung unsurunsur golongan utama.
1. Mengkaji literatur tentang sifat-sifat fisik unsur utama. (•)
•
Mengidentifikasi sifat-sifat unsur utama (titik didih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, dan sifat khusus lainnya).
Mengidentifikasi produk-produk yang mengandung unsur-unsur golongan utama.
Mengidentifikasi keberadaan unsur-unsur gas mulia, halogen, alkali, alkali tanah, aluminium, karbon, silikon, belerang, oksigen, dan nitrogen yang ada di alam terutama di Indonesia.
Indikator Pencapaian Kompetensi
1. Mengkaji literatur tentang keberadaan unsur-unsur golongan utama yang ada di alam terutama di Indonesia.
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Tes tertulis
Tes tertulis
Teknik
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Bentuk Instrumen
K Fe Si Mg Al
1. 2. 3. 4. 5.
Sendawa Chili Hematit Kuarsa Kalkopirit Bauksit
Mineral
Suatu senyawa logam apabila dibakar akan memberikan warna nyala merah tua. Logam yang dimaksud ialah . . . . a. Sr d. Ca b. Mg e. Be c. Ba
Senyawa halogen yang digunakan sebagai pelarut dan obat bius pada pembedahan mengandung unsur . . . . a. iod d. brom b. klor e. astatin c. fluor
Pasangan data yang berhubungan secara tepat terdapat pada nomor . . . . a. 1 dan 2 d. 3 dan 4 b. 1 dan 5 e. 4 dan 5 c. 2 dan 5
Unsur
No.
Berikut data batuan/ mineral serta kandungan unsur.
Contoh Instrumen
Penilaian
Standar Kompetensi : 3. Memahami karakteristik unsur-unsur penting, kegunaan, dan bahayanya, serta terdapatnya di alam.
Sekolah Kelas/Semester Mata Pelajaran
Silabus
10 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 116–133 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 59–71
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 116–133 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 59–71
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Kimia Kelas XII
453
3.3 M e n j e l a s k a n m a n f a a t, dampak, dan proses pembuatan unsurunsur dan senyawanya dalam kehidupan sehari-hari.
kerasan, warna, kelarutan, kereaktifan, dan sifat khusus lainnya).
Kompetensi Dasar
Kelimpahan, Manfaat, Dampak, dan Pembuatan Unsur Golongan Utama
Materi Pokok/ Pembelajaran
Pendidikan karakter (*) P e d u l i Lingkungan
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
•
2. M e l a k u k a n percobaan untuk membuat gas oksigen dari hidrogen peroksida.
•
4. M e l a k u k a n percobaan untuk menyelidiki reaksi gas nitrogen dengan logam magnesium. •
•
3. Melakukan percobaan untuk menyelidiki kereaktifan berbagai senyawa logam alkali tanah.
1. Menyebutkan manfaat dan dampak unsur-unsur golongan utama dan senyawanya dalam kehidupan seharihari dan industri. (*)
•
Menjelaskan pembuatan unsur dan senyawanya di laboratorium dan industri (misalnya H2SO4, N2, Al, NH 3, dan O2 ).
Menjelaskan manfaat dan dampak unsur-unsur (seperti gas mulia, halogen, alkali, alkali tanah, aluminium, karbon, silikon, belerang, oksigen, dan nitrogen) serta senyawanya dalam kehidupan seharihari dan industri.
Mengidentifikasi kereaktifan, daya pengoksidasi, dan daya pereduksi unsur-unsur golongan VA.
Mengidentifikasi sifat-sifat kimia unsur-unsur golongan alkali tanah (kereaktifan, kelarutan) melalui percobaan.
Mengidentifikasi kereaktifan senyawa logam alkali terhadap air melalui percobaan.
Indikator Pencapaian Kompetensi
2. Melakukan percobaan untuk mengamati kereaktifan logam alkali saat bereaksi dengan air.
Kegiatan Pembelajaran
Tes unjuk kerja
Tes tertulis
Tes unjuk kerja
Tes unjuk kerja
Tes unjuk kerja
Teknik
Uji petik kerja produk
Pilihan ganda
Uji petik kerja prosedur
Uji petik kerja prosedur
Uji petik kerja prosedur
Bentuk Instrumen
Buatlah gas oksigen dengan mereaksikan larutan H 2 O 2 dengan serbuk MnO2! Amati warna, bau, dan kelarutan oksigen dalam air!
Asam halida yang digunakan untuk mengetsa (mengukir) kaca adalah . . . . a. HF d. HI b. HCl e. HClO c. HBr
Selidiki reaksi antara gas nitrogen dengan logam magnesium yang dibakar! Identifikasi bau gas dan ujilah gas dengan kertas lakmus merah!
Amati reaksi yang terjadi saat logam kalsium dan magnesium direaksikan dengan air!
Amati reaksi yang terjadi saat logam Na dan K direaksikan dengan air!
Contoh Instrumen
Penilaian
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 133–150 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 72–82 3. Seperangkat alat dan bahan percobaan pembuatan gas oksigen dan hidrogen peroksida
3. S e p e r a n g k a t alat dan bahan percobaan kereaktifan logam alkali terhadap air 4. Seperangkat alat dan bahan percobaan kereaktifan logam alkali tanah 5. Seperangkat alat dan bahan percobaan senyawa ionik nitrogen
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
454
Silabus
Kelimpahan, Manfaat, Dampak, dan Proses Pembuatan Unsur Golongan Transisi Periode Empat
Sifat-Sifat Unsur Golongan Transisi Periode Empat
Kelimpahan, Manfaat, Dampak, dan Proses Pembuatan Unsur Golongan Transisi Periode Empat
3.2 Mendeskripsikan kecenderungan sifat fisik dan kimia unsur utama dan unsur transisi (titik didih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, kereaktifan, dan sifat khusus lainnya).
3.3 M e n j e l a s k a n manfaat, dampak, dan proses pembuatan unsur-unsur dan senyawanya dalam kehidupan sehari-hari.
Materi Pokok/ Pembelajaran
3.1 M e n g i d e n t i f i kasi kelimpahan unsur-unsur utama dan transisi di alam dan produk yang mengandung unsur tersebut.
Kompetensi Dasar
Ekonomi kreatif (•) Keterampilan
Pendidikan karakter (*) Religius
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
•
•
2. Mengkaji literatur tentang sifat-sifat kimia unsur transisi periode empat. (*) 1. Mengkaji literatur tentang manfaat dan dampak unsur transisi periode empat. (•)
•
•
Menjelaskan manfaat dan dampak unsur-unsur transisi dan senyawanya dalam kehidupan sehari-hari dan industri.
Mengidentifikasi sifat-sifat kimia (kereaktifan dan kelarutan) unsur transisi.
Mengidentifikasi sifat-sifat fisik unsur transisi (titik didih, titik lebur, kekerasan, warna, sifat magnetik, dan ion kompleks).
Mengidentifikasi keberadaan unsur golongan transisi yang ada di alam terutama di Indonesia.
Indikator Pencapaian Kompetensi
1. Mengkaji literatur tentang sifat-sifat fisik unsur transisi periode empat.
Mengkaji literatur tentang keberadaan unsur golongan transisi periode empat dalam bentuk mineral yang ada di Indonesia.
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Tes tertulis
Tes tertulis
Tes tertulis
Teknik
Pilihan ganda
Uraian
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Bentuk Instrumen
Bubur bordeaux digunakan untuk mematikan serangga atau hama tanaman. Bubur ini terbuat dari . . . . a. CaSO 4 b. Cu(OH) 2 c. CaSO4 dan CaSiO3 d. CaCO3 dan Cu(OH)2 e. CuSO4 dan Ca(OH)2
Mengapa titik leleh krom lebih tinggi daripada titik leleh seng?
Sifat-sifat berikut yang tidak dimiliki oleh logam transisi periode keempat adalah . . . . a. bersifat paramagnetik b. dapat membentuk ion kompleks c. senyawa-senyawanya berwarna d. mempunyai titik lebur yang rendah e. memiliki beberapa bilangan oksidasi
Logam spesifik yang terdapat di dalam mineral pirit adalah . . . . a. Ni d. Sn b. Al e. Fe c. Cu
Contoh Instrumen
Penilaian
4 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 161–178 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 91–100
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 152–161 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 83–91
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Kimia Kelas XII
455
Materi Pokok/ Pembelajaran
Sifat-Sifat Unsur Periode Tiga
Kompetensi Dasar
3.2 Mendeskripsikan kecenderungan sifat fisik dan kimia unsur utama dan unsur transisi (titik didih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, kereaktifan, dan sifat khusus lainnya). Ekonomi kreatif (•) Komunikatif
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
1. Mengamati sifatsifat oksida dari unsur-unsur periode tiga.
2. Mengkaji literatur tentang proses pembuatan unsur transisi periode empat dan senyawanya di industri.
Kegiatan Pembelajaran
•
•
Mengidentifikasi keteraturan sifat fisik dan sifat kimia unsur-unsur periode tiga melalui percobaan.
Menjelaskan pembuatan unsur transisi dan senyawanya di industri.
Indikator Pencapaian Kompetensi
Tes unjuk kerja
Tes tertulis
Teknik Jelaskan proses pengolahan tembaga dan proses pemurniannya secara elektrolisis lengkap dengan gambar sel dan reaksinya!
Contoh Instrumen
Uji petik a. Masukkan serbuk kerja natrium oksida ke prosedur dalam akuades! Tambahkan dua tetes indikator universal dan catat pH larutan yang terbentuk! Ulangi langkah tersebut untuk magnesium oksida, silikon(IV) oksida, dan sulfur dioksida! b. Tambahkan larutan asam nitrat ke dalam serbuk natrium oksida pada tabung pertama dan tambahkan larutan natrium hidroksida ke dalam serbuk natrium oksida pada tabung kedua! Panaskan kedua tabung reaksi perlahan-lahan! Amati kelarutan natrium oksida dalam larutan asam nitrat dan larutan natrium hidroksida! Amati yang terjadi! Ulangi langkah tersebut untuk magnesium oksida, silikon(IV) oksida, dan sulfur dioksida!
Uraian
Bentuk Instrumen
Penilaian
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 180–210 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 101–122 3. Seperangkat alat dan bahan percobaan untuk mengamati sifat-sifat oksida dari unsur-unsur periode tiga
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
456
Silabus
3.3 Menjelaskan manfaat, dampak, dan proses pembuatan unsurunsur dan senyawanya dalam kehidupan sehari-hari.
Kompetensi Dasar
Unsur-Unsur Periode Tiga yang Terdapat di Alam
Materi Pokok/ Pembelajaran
Pendidikan karakter (*) Religius
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan •
•
•
1. Menginformasikan ke siswa mengenai manfaat unsurunsur periode tiga di alam. (*)
2. Menjelaskan proses pembuatan unsurunsur periode ketiga seperti S dan Al.
Menjelaskan pembuatan unsur periode tiga dan senyawanya di laboratorium dan industri (misal H2SO4, Al).
Menjelaskan manfaat dan dampak unsur-unsur (seperti Al dan S) serta senyawanya dalam kehidupan seharihari dan industri.
Menganalisis sifatsifat reduktor oksidator unsur-unsur periode tiga.
Indikator Pencapaian Kompetensi
2. Mengkaji literatur untuk mengetahui sifat-sifat kimia unsurunsur periode tiga, seperti sifat reduktor dan oksidator atau asam-basanya.
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Tes tertulis
Tes tertulis
Teknik
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Bentuk Instrumen
3
Al2O3(A) → 2Al3+ + 3O2– : 2Al3+(A) + 6e– → 2Al(A)
Nama proses pembuatan atau pengolahan aluminium tersebut adalah . . . .
2
Anode : 3O2–(A) → O (g) + 6e– 2 2 –––––––––––––––––––––––––––––––––– 3 Reaksi sel : Al2O3(l) → 2Al(l) + O2(g)
Katode
Pengolahan aluminium secara industri dilakukan dengan cara elektrolisis lelehan Al2O3 dalam kriolit menggunakan elektrode grafit (karbon). Kriolit berfungsi menurunkan titik leleh Al 2 O 3 dari 2.000°C menjadi 1.000°C melalui reaksi berikut.
Di antara senyawa berikut ini yang dapat dipakai sebagai obat pencuci perut adalah . . . . a. KCl b. NaHSO4 c. Na 2CO 3 d. MgSO4 · 7H2O e. CaSO4 · 2H2O
Unsur-unsur periode tiga, dengan bertambahnya nomor atom memiliki sifat-sifat sebagai berikut, kecuali . . . . a. sifat oksidatornya semakin kecil b. sifat oksidatornya semakin besar c. sifat basanya semakin berkurang d. jari-jari atomnya bertambah besar e. energi ionisasinya cenderung meningkat
Contoh Instrumen
Penilaian
4 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 180–210 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 101–122
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Kimia Kelas XII
457
Materi Pokok/ Pembelajaran
Zat Radioaktif dan Peluruhan Radioaktif
Kompetensi Dasar
3.4 Mendeskripsikan unsurunsur radioaktif dari segi sifatsifat fisik dan sifat-sifat kimia, kegunaannya, dan bahayanya. Ekonomi kreatif (•) Mandiri
Pendidikan karakter (*) P e d u l i Sosial
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
4. Menentukan letak isotop pada grafik pita kestabilan inti.
•
•
•
2. Menyebutkan sifatsifat sinar radioaktif.
3. Menjelaskan tentang struktur inti untuk mengelompokkan suatu nuklida ke dalam isotop, isoton, dan isobar.
•
•
Menentukan pita kestabilan inti.
Mengklasifikasikan suatu nuklida ke dalam isotop, isoton, dan isobar.
Mengidentifikasi sifat-sifat sinar radioaktif.
Mendeskripsikan penemuan sinar radioaktif.
Menyebutkan kegunaan senyawa sulfat.
Indikator Pencapaian Kompetensi
1. Mengkaji penemuan unsur-unsur radioaktif melalui literatur.
3. Menginformasikan tentang manfaat senyawa sulfat yang dibuat di industri. (•)
Kegiatan Pembelajaran
Tanya jawab Pilihan ganda
Tes tertulis
Tes lisan Tes tertulis
Tes tertulis
Uraian
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Teknik
Tes tertulis
Bentuk Instrumen kamar timbal kontak Haber-Bosch tanur tinggi Hall
Manakah yang lebih stabil antara karbon 126C dan 146C?
18 O dan 19 F adalah 8 9 contoh dari . . . . a. isotop b. isoton c. isobar d. isomer e. monomer
Partikel yang mempunyai daya pengion paling lemah adalah . . . . a. sinar alfa b. sinar beta c. sinar gamma d. partikel neutron e. partikel positron
Jelaskan penemuan sinar α, β, dan γ!
Senyawa sulfat yang dapat digunakan untuk menjernihkan air adalah .... a. (NH4)2SO4 b. Al2(SO4)3 c. BaSO4 d. CaSO 4 e. MgSO4
a. b. c. d. e.
Contoh Instrumen
Penilaian
6 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 212–244 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 123–146
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
458
Silabus
Kompetensi Dasar
Kegunaan dan Dampak N e g a t i f Radioisotop
Materi Pokok/ Pembelajaran
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
•
•
7. M e n y e b u t k a n dampak negatif unsur-unsur radioaktif. (*)
•
Mendeskripsikan bahaya unsurunsur radioaktif.
Mendeskripsikan kegunaan unsurunsur radioaktif.
Menuliskan persamaan reaksi inti.
Indikator Pencapaian Kompetensi
6. Membuat makalah tentang energi nuklir sebagai sumber energi listrik (PLTN), manfaat, dan dampaknya.
5. Menentukan jenis partikel yang ditembakkan atau yang dipancarkan atau jenis isotop yang digunakan pada persamaan transmutasi inti. (•)
Kegiatan Pembelajaran
Pilihan ganda
Salah satu dampak negatif radioisotop adalah . . . . a. memperpanjang umur manusia b. melemahkan mikroorganisme yang merugikan c. menyembuhkan tumor kulit setelah diiradiasi d. menghilangkan kelainan pada kulit dengan iradiasi e. terjadi kerontokan rambut kepala setelah diiradiasi
Buatlah makalah tentang energi nuklir sebagai sumber energi listrik (PLTN), manfaat, serta dampaknya bagi lingkungan dan masyarakat! Kemukakan pendapat Anda (setuju atau tidak setuju) tentang rencana pembangunan PLTN oleh pemerintah!
Portofolio Dokumen pekerjaan
Tes tertulis
Tuliskan persamaan reaksi inti atom yang terjadi pada: a. m e r k u r i - 2 0 1 menangkap elektron membentuk emas201; b. t o r i u m - 2 3 1 melepaskan sinar beta membentuk proktaktium!
Contoh Instrumen
Portofolio Dokumen pekerjaan
Teknik
Bentuk Instrumen
Penilaian Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Kimia Kelas XII
459
: .... : XII/2 : Kimia
Materi Pokok/ Pembelajaran
Karakteristik ( G u g u s Fungsi, Tata Nama, Isomer, Sifat-Sifat, Pembuatan) dan Kegunaan Berbagai Sen y a w a T u r u n a n Alkana
Kompetensi Dasar
4.1 Mendeskripsikan struktur, cara penulisan, tata nama, sifat, kegunaan, dan identifikasi senyawa karbon (halo alkana, alkanol, alkoksi alkana, alkanal, alkanon, alkanoat, dan alkil alkanoat). Ekonomi kreatif (•) Inovatif
Pendidikan karakter (*) Komunikatif
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
2. Menuliskan rumus struktur suatu senyawa turunan alkana dan memberi nama senyawa tersebut.
1. Mengidentifikasi gugus fungsi yang terdapat dalam suatu senyawa karbon.
Kegiatan Pembelajaran
•
•
Menuliskan struktur dan nama senyawa turunan alkana berdasarkan gugus fungsinya.
Mengidentifikasi gugus fungsi senyawa turunan alkana.
Indikator Pencapaian Kompetensi
Tes tertulis
Tes tertulis
Teknik
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Bentuk Instrumen
R
Nama senyawa yang benar dari: CH3 – CH – CH – CH3 | | CH3 C = O | H adalah . . . . a. heksanal b. 2-butanal c. 2-metil pentanal d. 3-metil-2-butanal e. 2,3-dimetil butanal
Merupakan gugus fungsi dalam butanal adalah . . . . a. I d. IV b. II e. V c. III
V.
IV.
III.
II.
Rumus gugus fungsi senyawa karbon berikut. I.
Contoh Instrumen
Penilaian
Standar Kompetensi : 4. Memahami senyawa organik dan reaksinya, benzena dan turunannya, dan makromolekul.
Sekolah Kelas/Semester Mata Pelajaran
Silabus
10 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 255–289 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 151–174
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
460
Silabus
Kompetensi Dasar
Materi Pokok/ Pembelajaran
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan •
•
•
4. Berdasarkan literatur siswa menuliskan sifat-sifat fisik dari senyawa turunan alkana yang meliputi alkohol, eter aldehid, keton, asam karboksilat, dan eter, serta menjelaskan perbedaan titik didih yang terjadi pada senyawa yang berisomer fungsi seperti alkohol dengan eter. (*)
5. Menjelaskan berbagai kegunaan senyawa turunan alkana. (•)
Mendeskripsikan kegunaan senyawa turunan alkana.
Menjelaskan sifatsifat fisik senyawa turunan alkana.
Menuliskan isomer-isomer senyawa turunan alkana.
Indikator Pencapaian Kompetensi
3. M e n u l i s k a n berbagai isomer yang terjadi dalam senyawa karbon dan menentukan jenis isomernya.
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Tes tertulis
Tes tertulis
Teknik
Uraian
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Bentuk Instrumen
Sebutkan senyawa asam karboksilat yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari!
Suatu senyawa mempunyai sifat sebagai berikut. 1) Mempunyai titik didih relatif tinggi. 2) Bereaksi dengan natrium membebaskan H2. 3) Larut dalam air dalam semua perbandingan. 4) Bereaksi dengan HBr menghasilkan senyawa yang mengandung brom. 5) Pada oksidasi dengan asam dikromat menghasilkan asam karboksilat. Berdasarkan sifat-sifatnya, senyawa tersebut mempunyai gugus fungsi .... a. –O– b. –OH c. –CO– d. –CHO e. –COOH
Senyawa yang berisomer fungsi dengan 1-butanal adalah . . . . a. butanal b. asam butanoat c. dietil eter d. 2-butanol e. etil etanoat
Contoh Instrumen
Penilaian Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Kimia Kelas XII
461
Materi Pokok/ Pembelajaran
Karakteristik Benzena dan Senyawa Turunannya
Kompetensi Dasar
4.2 Mendeskripsikan struktur, cara penulisan, tata nama, sifat, dan kegunaan benzena dan turunannya. Ekonomi kreatif (•) K e r j a Sama
Pendidikan karakter (*) Rasa Ingin Tahu
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
•
•
3. Menentukan posisi substituen yang terikat pada cincin benzena, yang meliputi orto, meta, dan para. 4. Mengkaji literatur untuk mengetahui sifat fisik dan kimia benzena dan turunannya.
•
•
Mendeskripsikan sifat fisik dan sifat kimia benzena dan turunannya.
Menjelaskan pengertian orto, meta, dan para.
Menjelaskan reaksi substitusi atom H pada cincin benzena.
Menjelaskan struktur dan nama senyawa benzena dan turunannya.
Indikator Pencapaian Kompetensi
2. Menuliskan reaksi substitusi atom H pada cincin benzena.
1. Menuliskan struktur dan nama senyawa benzena dan turunannya.
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Tes tertulis
Tes tertulis
Tes tertulis
Teknik
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Bentuk Instrumen
NO2
CH3
NO2
CH3
OH
NO2
e.
d. NH2
NO2
NO2
CH3
+ HCl
Suatu senyawa memiliki sifat-sifat sebagai berikut. 1) Tidak dapat dioksidasi 2) Larutannya dalam air bersifat asam 3) Bereaksi dengan asam tetapi tidak menghasilkan ester
Posisi atom brom relatif terhadap gugus metil dalam senyawa 3-bromo toluena yaitu . . . . a. trans d. meta b. orto e. simetri c. para
Jenis reaksi tersebut adalah . . . . a. sulfonasi b. adisi c. alkilasi d. halogenasi e. oksidasi
CH3
3 + CH 3 Cl →
AlCl
Berikut merupakan persamaan reaksi pembuatan turunan benzena.
c.
b.
a.
Turunan benzena berikut ini yang disebut para nitro toluena adalah . . . .
Contoh Instrumen
Penilaian
4 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 292–316 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 175–192
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
462
Silabus
4.3 Mendeskripsikan struktur, tata nama, penggolongan, sifat, dan kegunaan makromolekul (polimer, karbohidrat, dan protein).
Kompetensi Dasar
Penggolongan, Sifat, Reaksi, Kegunaan, dan Dampak Penggunaan Polimer
Materi Pokok/ Pembelajaran
Ekonomi kreatif (•) Inovatif
Pendidikan karakter (*) P e d u l i Sosial
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
•
•
1. Mengamati dan menentukan jenis polimer (polimer alam atau polimer sintetis) melalui diskusi.
2. Menyebutkan sifat fisik dan sifat kimia polimer. (•)
•
Menjelaskan sifat fisik dan sifat kimia polimer.
Mengidentifikasi polimer alam dan polimer sintetis (karet, karbohidrat, protein, plastik).
Mendeskripsikan pemanfaatan dan dampak negatif senyawa benzena dan turunannya dalam kehidupan sehari-hari seperti fenol, anilin, butil hidroksi toluena (BHA), TNT, aspirin, dan zat warna (azo).
Indikator Pencapaian Kompetensi
5. Mencari artikel untuk menyebutkan pemanfaatan dan dampak negatif senyawa benzena dan turunannya dalam kehidupan sehari-hari. (*)(•)
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Portofolio
Portofolio
Teknik
Pilihan ganda
Dokumen pekerjaan
Dokumen pekerjaan
Bentuk Instrumen
Di antara sifat-sifat polimer berikut yang merupakan sifat kimia polimer adalah . . . .
Amatilah benda-benda yang terbuat dari plastik di sekitar Anda! Berdasarkan buku referensi, tentukan nama polimer yang terkandung di dalam benda tersebut! Tentukan pula jenis polimernya (polimer alam atau polimer sintetis) serta sifat fisik dan sifat kimianya! Masukkan hasilnya ke dalam tabel!
Carilah sebuah artikel menarik tentang pemanfaatan atau dampak negatif salah satu senyawa turunan benzena, lalu tulis kembali dengan bahasa Anda sendiri!
4) Bereaksi dengan NaOH menghasilkan Na-fenolat Senyawa yang mempunyai ciri-ciri seperti di atas adalah . . . . a. alkohol b. fenil alkohol c. amino benzena d. benzil alkohol e. nitro benzena
Contoh Instrumen
Penilaian
3 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 318–338 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 193–207
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Kimia Kelas XII
463
Kompetensi Dasar
Penggolongan, Sifat, dan Uji Karbohidrat
Materi Pokok/ Pembelajaran
Ekonomi kreatif (•) Kreatif
Pendidikan karakter (*) K e r j a Keras
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
•
•
4. Menyebutkan kegunaan polimer dan dampaknya terhadap lingkungan. (*)
5. Menentukan golongan monosakarida menjadi aldosa dan ketosa.
•
Menggolongkan monos a k a r i d a menjadi aldosa dan ketosa.
Mendeskripsikan kegunaan polimer dan mewaspadai dampaknya terhadap lingkungan.
Menuliskan reaksi pembentukan polimer (adisi dan kondensasi) dari monomernya.
Indikator Pencapaian Kompetensi
3. Menuliskan pembentukan polimer (adisi dan kondensasi) dari monomernya.
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Uraian
Monomer dari polimer adisi mempunyai rumus empiris yang sama. Mengapa pernyataan ini tidak berlaku pada polimer kondensasi? Jelaskan!
Uraian
Tes tertulis
Tes tertulis
The following compounds that can form a polymer through addition polymerization is . . . . a. CH3CH 3 b. C6 H5CHO c. CH3CH2Cl d. CH2CHC6H5 e. CH 3CHNH 2COOH
Pilihan ganda
Teknik
Berdasarkan gugus fungsional yang dikandungnya, monosakarida digolongkan menjadi aldosa dan ketosa. Apakah yang dimaksud dengan aldosa dan ketosa? Berikan contohnya!
a. ikatan silang antarrantai polimer mengakibatkan terbentuknya bahan yang keras b. polimer yang mempunyai struktur tidak teratur mempunyai kristalinitas rendah c. semakin panjang rantai polimer maka semakin tinggi titik lelehnya d. rantai polimer yang bercabang banyak mempunyai daya tegang rendah e. polimer tahan terhadap korosi
Bentuk Instrumen Contoh Instrumen
Penilaian
4 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 360–376 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 213–224
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
464
Silabus
Kompetensi Dasar
Protein
Asam Amino
Materi Pokok/ Pembelajaran
Ekonomi kreatif (•) Inovatif
Pendidikan karakter (*) P e d u l i sosial
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
Mengidentifikasi karbohidrat dengan reagen.
Menuliskan rumus struktur asam amino esensial dan asam amino nonesensial dan asam amino nonesensial.
Menentukan gugus peptida pada protein.
•
•
•
7. Melakukan uji cermin perak (Tollens) melalui percobaan untuk membandingkan sifat glukosa dan sukrosa. (•)
8. Mengkaji literatur tentang rumus struktur asam amino esensial dan asam amino nonesensial.
9. Mengkaji literatur tentang gugus peptida pada protein. (*)
Menjelaskan reaksi hidrolisis disakarida dan polisakarida dengan bantuan enzim.
•
Indikator Pencapaian Kompetensi
6. Menuliskan reaksi hidrolisis disakarida dan polisakarida dengan bantuan enzim. (*)
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Tes tertulis
Tes unjuk kerja
Tes tertulis
Teknik
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Uji petik kerja prosedur
Uraian
Bentuk Instrumen
Dari uji bahan makanan menggunakan pereaksi Biuret diperoleh data sebagai berikut.
dikenal sebagai asam amino dengan nama . . . . a. serin d. treonin b. glisin e. sistein c. alanin
2
CH3 – CH – CH – C | | Z OH OH NH
Senyawa dengan rumus struktur O B
Buatlah pereaksi Tollens dengan mencampurkan larutan AgNO3, NH3, dan KOH! Reaksikan glukosa dengan pereaksi Tollens dalam labu alas bulat! Pasang sumbat pada mulut labu lalu kocok isi labu secara perlahan! Amati apakah terbentuk cermin di dasar labu! Ulangi langkah tersebut pada larutan sukrosa! Bandingkan kedua hasil pengamatan!
Glukosa dapat dibuat melalui reaksi hidrolisis amilum dan sukrosa. Bagaimanakah reaksi hidrolisis pada kedua senyawa tersebut?
Contoh Instrumen
Penilaian
4 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 378–398 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 225–236 3. Seperangkat alat dan bahan percobaan uji protein
3. Seperangkat alat dan bahan percobaan uji cermin perak (pereaksi Tollens)
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Kimia Kelas XII
465
Materi Pokok/ Pembelajaran
Penggolongan Lipid
Kompetensi Dasar
4.4 Mendeskripsikan struktur, tata nama, penggolongan, sifat, dan kegunaan Ekonomi kreatif (•) Komuni-
Pendidikan karakter (*) R a s a I n g i n Tahu
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan
2. Mengkaji literatur tentang penggolongan lemak. (•)
1. Mengkaji literatur tentang struktur dan tata nama lemak dan minyak.
10. Melakukan percobaan untuk mengidentifikasi adanya protein dalam sari kedelai. (•)
Kegiatan Pembelajaran
•
•
•
Menggolongkan lemak berdasarkan kejenuhan ikatannya.
Menuliskan rumus struktur dan nama lemak dan minyak.
Mengidentifikasi protein dalam makanan.
Indikator Pencapaian Kompetensi
Tes unjuk kerja
Tes tertulis
Pilihan ganda
Pilihan ganda
Uji petik kerja prosedur
Teknik
Tes tertulis
Bentuk Instrumen
K L M N O
Ungu Biru muda Ungu Biru muda Ungu
Rumus senyawa dari asam stearat adalah . . . . a. CH 3 COOH b. CH 3(CH 2 ) 6COOH c. CH 3(CH 2 ) 2COOH d. CH 3(CH 2 ) 4COOH e. CH 3(CH 2) 16COOH Contoh asam lemak tidak jenuh adalah . . . . a. asam asetat b. asam kaproat c. asam stearat d. asam laurat e. asam oleat
Lakukan percobaan uji Biuret (menambahkan larutan tembaga(II) sulfat dan larutan NaOH) serta uji Xantoprotein (menambahkan larutan asam nitrat, memanaskan, dan menambah larutan NaOH) pada larutan sari kedelai untuk menguji adanya ikatan peptida dan cincin benzena!
Bahan makanan yang mengandung ikatan peptida adalah . . . . a. K dan L b. L dan M c. L dan N d. M dan O e. N dan O
1 2 3 4 5
Nomor Bahan Perubahan Percoba- MakanWarna an an
Contoh Instrumen
Penilaian
4 jp
1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 400–418 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, halaman 237–249
Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
466
Silabus
Kompetensi Dasar
Materi Pokok/ Pembelajaran
Nilai dan Materi yang Diintegrasikan •
•
4. Mengkaji literatur tentang kegunaan lipid.
Mendeskripsikan fungsi dan peran lemak dan minyak dalam kehidupan.
Mengamati dan menguraikan sifat fisik dan sifat kimia lemak dan minyak.
Indikator Pencapaian Kompetensi
3. Menugasi siswa untuk melakukan pengamatan terhadap perbedaan sifat lemak dan minyak.
Kegiatan Pembelajaran
Tes tertulis
Pilihan ganda
Portofolio Dokumen pekerjaan
Teknik
Bentuk Instrumen
Berikut ini adalah fungsi lipid dalam tubuh manusia, kecuali . . . . a. sebagai unsur pembangun membran sel b. sebagai insulator listrik c. sebagai sumber energi d. untuk menjaga tubuh dari pengaruh luar e. sebagai biokatalis reaksi senyawa organik di dalam sel
Sediakan margarin dan minyak kelapa sawit! Amati perbedaan sifat margarin dan minyak kelapa sawit tersebut! Tulislah hasil pengamatan Anda dan uraikan dalam bentuk laporan singkat!
Contoh Instrumen
Penilaian Alokasi Alat dan Sumber Belajar Waktu
Rencana Pelaksanaan Pembelajaran Bab III Elektrolisis Sekolah Kelas/Semester Mata Pelajaran Alokasi Waktu
: : : :
.......... XII/1 Kimia 16 × 45 menit (8 × pertemuan)
Standar Kompetensi : 2. Kompetensi Dasar
Menerapkan konsep reaksi oksidasi-reduksi dan elektrokimia dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.
: 2.2 Menjelaskan reaksi oksidasi-reduksi dalam sel elektrolisis. 2.3 Menerapkan hukum Faraday untuk elektrolisis larutan elektrolit.
Indikator Pencapaian Kompetensi • Mengamati reaksi yang terjadi di anode dan katode pada reaksi elektrolisis melalui percobaan. • Menuliskan reaksi yang terjadi di anode dan katode pada larutan atau cairan dengan elektrode aktif ataupun elektrode inert. • Menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi terjadinya korosi melalui percobaan. • Menjelaskan beberapa cara mencegah terjadinya korosi. • Menjelaskan konsep hukum Faraday dalam perhitungan sel elektrolisis. • Melakukan percobaan penyepuhan logam besi dengan tembaga. • Menuliskan reaksi elektrolisis pada penyepuhan dan pemurnian suatu logam. Tujuan Pembelajaran Peserta didik mampu: 1. merancang dan melakukan percobaan untuk mengamati reaksi yang terjadi di anode dan katode pada reaksi elektrolisis larutan kalium iodida dan larutan tembaga(II) sulfat; 2. menuliskan persamaan reaksi yang terjadi di anode dan katode pada larutan atau cairan dengan elektrode aktif ataupun elektrode inert; 3. merancang dan melakukan percobaan untuk menunjukkan faktor-faktor yang memengaruhi terjadinya korosi (karat) pada besi; 4. menyebutkan beberapa cara untuk mencegah terjadinya korosi; 5. menerapkan konsep hukum Faraday dalam perhitungan sel elektrolisis; 6. merancang dan melakukan percobaan untuk menyepuh besi dengan tembaga melalui reaksi elektrolisis; 7. menyebutkan aplikasi sel elektrolisis dalam proses penyepuhan dan pemurnian logam di industri. Nilai dan Materi yang Diintegrasikan: 1. Pendidikan karakter: Peduli Lingkungan. 2. Ekonomi kreatif: Kreatif. Materi Pembelajaran 1. Sel Elektrolisis dan Reaksi-Reaksi di Dalamnya 2. Korosi 3. Hukum Faraday dan Penerapannya Metode Pembelajaran 1. Model Pembelajaran a. Cooperative Learning (CL) b. Direct Instruction (DI) 2. Metode a. Tanya jawab b. Diskusi c. Praktikum
Kimia Kelas XII
467
Langkah-Langkah Kegiatan Pertemuan Pertama 1.
Kegiatan Pendahuluan (5 menit) a. Motivasi Menanyakan kepada siswa tentang benda-benda di sekitar yang dihasilkan dari proses penyepuhan. b. Prasyarat Pengetahuan Siswa mengetahui tentang pengertian larutan elektrolit dan elektrode.
2.
Kegiatan Inti (2 × 40 menit) a. Eksplorasi • Guru menjelaskan tentang pengertian reaksi elektrolisis yang terjadi di anode dan katode. • Guru menjelaskan alat-alat yang digunakan dalam reaksi elektrolisis dan cara merangkai alat-alat tersebut. • Guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok praktikum dengan jumlah siswa 4–5 untuk setiap kelompok. b. Elaborasi Siswa merancang dan melakukan praktikum reaksi elektrolisis untuk mengamati reaksi yang terjadi di anode dan katode. c. Konfirmasi Guru meminta siswa membaca literatur mengenai reaksi elektrolisis dan membandingkannya dengan hasil praktikum.
3.
Kegiatan Penutup (5 menit) Guru meminta siswa membuat laporan sementara dari hasil praktikumnya. Pertemuan Kedua
1.
Kegiatan Pendahuluan (5 menit) a. Motivasi Menanyakan kembali kepada siswa mengenai hasil praktikumnya tentang reaksi elektrolisis. b. Prasyarat Pengetahuan Siswa telah mempelajari beberapa literatur tentang reaksi elektrolisis dan membandingkannya dengan hasil praktikum.
2.
Kegiatan Inti (2 × 40 menit) a. Eksplorasi • Guru menjelaskan tentang reaksi yang terjadi di anode dan katode seperti reaksi yang terjadi ketika melakukan percobaan reaksi elektrolisis. • Guru meminta siswa menyiapkan laporan hasil praktikum reaksi elektrolisis yang telah dibuat oleh setiap kelompok. b. Elaborasi • Setiap kelompok praktikum diwakili oleh seorang siswa untuk membacakan hasil praktikum. • Guru bersama siswa membahas hasil praktikum. c. Konfirmasi Guru menanyakan kesimpulan dari praktikum tentang reaksi elektrolisis.
3.
Kegiatan Penutup (5 menit) Guru meminta siswa mempelajari reaksi elektrolisis untuk larutan atau cairan dengan elektrode aktif maupun elektrode inert. Pertemuan Ketiga
1.
Kegiatan Pendahuluan (5 menit) a. Motivasi Menanyakan kepada siswa tentang rangkaian sel elektrolisis.
468
Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP)
b.
Prasyarat Pengetahuan Siswa mengetahui ciri-ciri sel elektrolisis.
2.
Kegiatan Inti (2 × 40 menit) a. Eksplorasi • Guru menjelaskan tentang rangkaian sel elektrolisis. • Guru menuliskan reaksi yang terjadi di anode dan katode pada larutan atau cairan dengan elektrode aktif ataupun elektrode inert. • Guru meminta siswa berlatih mengerjakan soal-soal untuk menuliskan reaksi elektrolisis pada larutan atau cairan dengan elektrode aktif ataupun elektrode inert. b. Elaborasi • Siswa berlatih mengerjakan soal-soal untuk menuliskan reaksi elektrolisis pada larutan atau cairan dengan elektrode aktif ataupun elektrode inert yang diberikan oleh guru. • Beberapa siswa mengerjakan soal di papan tulis. • Guru bersama siswa membahas soal-soal. c. Konfirmasi Guru menanyakan kesimpulan dari pembahasan soal-soal mengenai reaksi elektrolisis.
3.
Kegiatan Penutup (5 menit) Guru meminta siswa mengerjakan soal-soal tentang reaksi elektrolisis yang terdapat di dalam buku. Pertemuan Keempat
1.
Kegiatan Pendahuluan (5 menit) a. Motivasi Menanyakan kepada siswa tentang benda-benda di sekitar yang mudah mengalami korosi. b. Prasyarat Pengetahuan Siswa mengetahui pengertian korosi.
2.
Kegiatan Inti (2 × 40 menit) a. Eksplorasi • Guru menjelaskan tentang faktor-faktor yang memengaruhi korosi. • Guru menjelaskan alat-alat yang digunakan dalam praktikum yang bertujuan untuk mengidentifikasi faktor-faktor yang memengaruhi korosi. • Guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok praktikum dengan jumlah siswa 4–5 untuk setiap kelompok. b. Elaborasi • Siswa merancang alat dan melakukan praktikum untuk menunjukkan faktor-faktor yang memengaruhi terjadinya korosi (karat) besi. • Guru bersama siswa membahas hasil praktikum. c. Konfirmasi Guru menanyakan kesimpulan dari praktikum tentang faktor-faktor yang memengaruhi korosi.
3.
Kegiatan Penutup (5 menit) Guru meminta siswa mengumpulkan laporan sementara hasil praktikumnya.
1.
2.
Pertemuan Kelima Kegiatan Pendahuluan (5 menit) a. Motivasi Menanyakan kepada siswa tentang cara yang biasa dilakukan untuk mencegah korosi pada logam. b. Prasyarat Pengetahuan Siswa mengetahui tentang faktor-faktor yang memengaruhi timbulnya korosi. Kegiatan Inti (2 × 40 menit) a. Eksplorasi • Guru menjelaskan tentang cara-cara pencegahan terhadap korosi besi. • Guru menjelaskan tentang cara-cara pencegahan terhadap korosi aluminium. Kimia Kelas XII
469
b.
3.
Elaborasi • Siswa mengerjakan soal-soal tentang faktor-faktor yang memengaruhi korosi dan cara pencegahan terhadap korosi. Dalam kegiatan ini, guru mengarahkan siswa agar bersikap peduli terhadap lingkungan seperti melakukan pengecatan pagar besi untuk mencegah korosi. (*) • Guru bersama siswa membahas soal-soal. (*) Pendidikan karakter (Peduli Lingkungan). c. Konfirmasi Guru menanyakan kesimpulan tentang cara-cara pencegahan terhadap korosi. Kegiatan Penutup (5 menit) Guru meminta siswa mempelajari materi hukum Faraday. Pertemuan Keenam
1.
Kegiatan Pendahuluan (5 menit) a. Motivasi Menanyakan kepada siswa tentang ilmuwan Michael Faraday. b. Prasyarat Pengetahuan Siswa telah membaca dan mengetahui tentang hukum Faraday.
2.
Kegiatan Inti (2 × 40 menit) a. Eksplorasi • Guru menjelaskan tentang perumusan hukum Faraday I dan hukum Faraday II. • Guru meminta siswa mengerjakan soal-soal tentang hukum Faraday. b. Elaborasi • Siswa mengerjakan soal-soal perhitungan elektrolisis dengan menerapkan konsep hukum Faraday. • Guru bersama siswa membahas soal-soal. c. Konfirmasi Guru menanyakan kesimpulan tentang konsep hukum Faraday yang diterapkan dalam perhitungan sel elektrolisis. Kegiatan Penutup (5 menit) Guru meminta siswa mengerjakan soal-soal tentang hukum Faraday sebagai pekerjaan rumah.
3.
Pertemuan Ketujuh 1.
Kegiatan Pendahuluan (5 menit) a. Motivasi Menanyakan kepada siswa tentang pengalamannya mengamati proses penyepuhan. b. Prasyarat Pengetahuan Siswa mengetahui pengertian penyepuhan.
2.
Kegiatan Inti (2 × 40 menit) a. Eksplorasi • Guru menjelaskan tentang pengertian penyepuhan logam besi. • Guru menjelaskan alat-alat yang digunakan dalam praktikum penyepuhan logam besi. • Guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok praktikum dengan jumlah siswa 4–5 untuk setiap kelompok. b. Elaborasi • Siswa merancang alat dan melakukan percobaan untuk menyepuh besi dengan tembaga melalui reaksi elektrolisis. Dalam kegiatan ini, guru dapat menganjurkan siswa untuk mengembangkan kreativitas dengan menyepuh benda-benda logam di sekitarnya, seperti bros, sendok, atau hiasan rambut dengan perak. (•) • Guru bersama siswa membahas hasil praktikum. (•) Ekonomi kreatif (Kreatif). c. Konfirmasi Guru menanyakan kesimpulan dari praktikum tentang penyepuhan logam besi.
3.
Kegiatan Penutup (5 menit) Guru meminta siswa mengumpulkan laporan sementara hasil praktikumnya.
470
Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP)
1.
Pertemuan Kedelapan Kegiatan Pendahuluan (5 menit) a. Motivasi Menanyakan kepada siswa tentang pengalamannya mengunjungi industri penyepuhan atau pemurnian logam. b. Prasyarat Pengetahuan Siswa mengetahui pengertian penyepuhan dan pemurnian logam.
2.
Kegiatan Inti (2 × 40 menit) a. Eksplorasi • Guru menjelaskan perbedaan pengertian penyepuhan dan pemurnian logam. • Guru menjelaskan tentang aplikasi sel elektrolisis dalam proses penyepuhan dan pemurnian logam tertentu di industri. b. Elaborasi • Siswa mengerjakan soal-soal tentang proses penyepuhan dan pemurnian logam yang diberikan oleh guru. • Guru bersama siswa membahas soal-soal. c. Konfirmasi Guru menanyakan kesimpulan tentang aplikasi sel elektrolisis dalam proses penyepuhan dan pemurnian logam tertentu di industri.
3.
Kegiatan Penutup (5 menit) Guru meminta siswa memperdalam materi elektrolisis melalui berbagai literatur.
Alat Sumber Belajar 1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, 2013 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, 2013 3. Seperangkat alat dan bahan percobaan reaksi elektrolisis 4. Seperangkat alat dan bahan percobaan faktor-faktor yang memengaruhi korosi 5. Seperangkat alat dan bahan percobaan penyepuhan logam besi Penilaian Hasil Belajar 1. Teknik Penilaian dan Bentuk Instrumen a. Teknik Penilaian 1) Tes tertulis 2) Tes unjuk kerja b. Bentuk Instrumen 1) Pilihan Ganda 2) Uraian 3) Uji petik kerja prosedur 2.
Contoh Instrumen a. Pilihan Ganda Pada elektrolisis larutan Mg(NO3)2 dengan elektrode karbon, reaksi yang berlangsung di anode adalah .... a. 2H2O(A) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq) b. 2H2O(A) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e– c. H2(g) + 2OH–(aq) → 2H2O + 2e– d. 4H+(aq) + O2(g) + 4e– → 2H2O(A) e. 4OH–(aq) → 2H2O(A) + O2(g) + e– b. Uraian Gambarkan proses penyepuhan logam besi dengan perak! Berilah penjelasan beserta reaksi elektrolisisnya!
Kimia Kelas XII
471
c.
Uji Petik Kerja Prosedur Lakukan elektrolisis larutan KI pada pipa U menggunakan elektrode karbon dan batu baterai 6 V! Uji larutan hasil elektrolisis dengan kertas lakmus merah dan biru pada bagian katode, serta dengan larutan amilum pada bagian anode! Rubrik: No. 1. 2. 3. 4.
Aspek
Skor Maksimum
Kesesuaian kegiatan dengan prosedur Perolehan data Pembahasan pertanyaan Kesimpulan
15 15 15 5
Total
50
Nilai akhir =
Jumlah skor perolehan siswa Jumlah skor maksimum
Skor Perolehan Siswa
× 100
________, ______________ Mengetahui, Kepala SMA ______________
Guru Mata Pelajaran
........................ ___________________________ NIP _______________________
........................ ___________________________ NIP _______________________
472
Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP)
Rencana Pelaksanaan Pembelajaran Bab XII Protein Sekolah Kelas/Semester Mata Pelajaran Alokasi Waktu
: : : :
.......... XII/2 Kimia 4 × 45 menit (2 × pertemuan)
Standar Kompetensi : 4. Kompetensi Dasar
Memahami senyawa organik dan reaksinya, benzena dan turunannya, dan makromolekul. : 4.3 Mendeskripsikan struktur, tata nama, penggolongan, sifat, dan kegunaan makromolekul (polimer, karbohidrat, dan protein).
Indikator Pencapaian Kompetensi • Menuliskan rumus struktur asam amino esensial. • Menentukan gugus peptida pada protein. Tujuan Pembelajaran Peserta didik mampu: 1. menuliskan rumus struktur asam amino esensial; 2. menentukan gugus peptida yang terdapat pada protein; 3. melakukan percobaan untuk mengidentifikasi adanya protein dalam putih telur. Nilai dan Materi yang Diintegrasikan: 1. Pendidikan karakter: Rasa Ingin Tahu. 2. Ekonomi kreatif: Pantang Menyerah. Materi Pembelajaran 1. Asam Amino 2. Protein Metode Pembelajaran 1. Model Pembelajaran a. Cooperative Learning (CL) b. Direct Instruction (DI) 2. Metode a. Tanya jawab b. Diskusi c. Praktikum Langkah-Langkah Kegiatan 1.
2.
3.
Pertemuan Pertama Kegiatan Pendahuluan (5 menit) a. Motivasi Menanyakan kepada siswa tentang salah satu zat yang dibutuhkan oleh tubuh berupa asam amino. b. Prasyarat Pengetahuan Siswa mengetahui tentang pengertian asam amino. Kegiatan Inti (2 × 40 menit) a. Eksplorasi • Guru menjelaskan tentang sifat-sifat asam amino. • Guru menjelaskan tentang pengelompokan asam amino. b. Elaborasi • Siswa mengerjakan soal-soal tentang asam amino. • Guru bersama siswa membahas soal-soal tentang asam amino. c. Konfirmasi Guru menanyakan kesimpulan dari pembahasan soal-soal mengenai asam amino. Kegiatan Penutup (5 menit) Guru meminta siswa mempelajari materi tentang protein. Kimia Kelas XII
473
1.
Pertemuan Kedua Kegiatan Pendahuluan (5 menit) a. Motivasi Menanyakan kepada siswa mengenai anggota tubuh yang mengandung protein. b. Prasyarat Pengetahuan Siswa mengetahui tentang pengertian protein.
2.
Kegiatan Inti (2 × 40 menit) a. Eksplorasi • Guru menjelaskan tentang pengertian, sifat-sifat, fungsi, pengelompokan, identifikasi, dan denaturasi protein. Saat menjelaskan tentang proses denaturasi protein, guru juga membimbing siswa untuk mengingatkan keluarga dan teman-temannya akan bahaya mengonsumsi telur mentah atau setengah matang karena mengandung bakteri Salmonella sp. (*) • Guru menjelaskan alat-alat yang digunakan dalam uji protein dengan uji Biuret dan uji Xantoprotein. • Guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok praktikum dengan jumlah siswa 4–5 untuk setiap kelompok. (*) Pendidikan karakter (Peduli Sosial). b. Elaborasi • Siswa melakukan percobaan untuk mengidentifikasi adanya protein dalam putih telur dengan uji Biuret dan uji Xantoprotein. Setelah siswa mengetahui kandungan protein dalam berbagai bahan makanan melalui percobaan, guru membimbing siswa untuk membuat produk makanan yang mengandung protein, seperti susu kedelai atau telur asin. (•) • Guru bersama siswa membahas hasil praktikum. (•) Ekonomi kreatif (Inovatif). c. Konfirmasi Guru menanyakan kesimpulan dari praktikum tentang uji protein.
3.
Kegiatan Penutup (5 menit) Guru meminta siswa membuat laporan sementara dari hasil praktikumnya.
Alat Sumber Belajar 1. Buku PG Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, 2013 2. Buku PR Kimia Kelas XII, Intan Pariwara, 2013 3. Seperangkat alat dan bahan percobaan uji protein Penilaian Hasil Belajar 1. Teknik Penilaian dan Bentuk Instrumen a. Teknik Penilaian 1) Tes tertulis 2) Tes unjuk kerja b. Bentuk Instrumen 1) Pilihan ganda 2) Uraian 3) Uji petik kerja prosedur 2.
Contoh Instrumen a. Pilihan Ganda Protein dapat terbentuk dari asam α-amino dengan membentuk ikatan peptida sebagai berikut. Adanya ikatan peptida ditunjukkan oleh . . . . a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5
474
Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP)
b.
Uraian Sebutkan macam-macam protein berdasarkan fungsinya! Berilah masing-masing contohnya!
c.
Uji Petik Kerja Prosedur Ujilah keberadaan ikatan peptida dan cincin benzena dalam sari kedelai dengan uji Biuret dan Xantroprotein. Uji Biuret dilakukan dengan cara menambahkan larutan tembaga(II) sulfat dan larutan NaOH ke dalam sampel. Uji positif jika sampel memberikan warna ungu. Uji Xantoprotein dilakukan dengan menambahkan larutan asam nitrat ke dalam sampel, memanaskan sampel, dan menambahkan larutan NaOH ke dalam sampel. Uji positif jika sampel memberikan warna jingga. Rubrik: No. 1. 2. 3. 4.
Aspek
Skor Maksimum
Kesesuaian kegiatan dengan prosedur Perolehan data Pembahasan pertanyaan Kesimpulan
15 15 15 5
Total
50
Nilai akhir =
Jumlah skor perolehan siswa Jumlah skor maksimum
Skor Perolehan Siswa
× 100
________, ______________ Mengetahui, Kepala SMA ________________
Guru Mata Pelajaran
........................ ___________________________ NIP _______________________
........................ ___________________________ NIP _______________________
Kimia Kelas XII
475
