ASSALAMU ALAIKUM ALAIKUM WR. WB.
DAN
SALAM SEJAHTERA UNTUK KITA SEMUA
Kimia Anorganik Dasar Pertemuan I (Pekan 12)
Syahruddin Kasim, S.Si, M.Si
Contoh Reaksi (Dijawab) 1. Mg(OH)2 = B 2. H2CO3 = A 3. NH3 = B 4. NH4+ = B/A 5. NH2- = B 6. H3OCl = B/A 7. CH3COO- = A/B 8. SOCl2 = A 9. Cr(NH3)6Cl3 =A 10. Fe(CN)6K 3 = A 11. [Co(NH3)6]3+ =A
12. HCl = A 13. HCO3- =A 14. OH- =B 15. H3O+ =A 16. Al(OH)2+ =B 17. CH3COOH =A 18. SO2 =A 19. (NH4)2SO3 =B 20. CO2 =A 21. KO2 =A 22. [Fe(CN)6]3- =A
Soal pH dan α (Dijawab) 1.
NH4+ 0,002 M 30 ml berapakah pH dan α -nya jika diketahui Kb = 1,8 x 10-5 dan jika ditambah NaOH 0,001 M 40 ml berapa pula pH-nya ?.
2.
CH3COONa 0,004 M, Ka = 1,8 x 10-5 maka berapakah pH dan α –nya?. , jika ditambahkan CH3COOH 0,005 M hitung lagi pH-nya ?.
3.
NH3 0,04 M 30 ml , berapakah pH dan α -nya jika diketahui Kb = 1,8 x 10-5 , dan jika ditambah HCl 0,05 M 20 ml, berapa pula pH-nya ?.
4.
NH3 0,035 M, berapakah pH-nya jika ditambahkan NH4Cl 0,020 M, diketahui Ka = 1,8 x 10 -5 .
KIMIA ASAM BASA Asam,Basa dan Garam Reaksi Asam Basa Elektrolit dan Non-Elektrolit Dissosiasi dan atau ionisasi Ionisasi Air Kekuatan Asam dan Basa (pH dan pOH) Netralisasi.
Konsep Asam Basa 1. Arhenius (tahun 1890) Asam : Zat yang dalam air melepaskan H+ Basa : Zat yang dalam air melepaskan OH 2. Brounsted-Lowrey (Protonik) tahun 1923 Asam : Ion/molekul yg memberi proton (H+) Basa : Ion/molekul yg menerima proton (H+) 3. Lewis Asam :Spesies penerima pasangan elektron Basa : Spesies pemberi pasangan elektron 4. Sistim oksida Lux dan Flood Asam :Spesies donor ion oksida Basa : Spesies akseptor ion oksida
Konsep Asam Basa 4. Cady dan Elsey (Sistem Pelarut) Asam : Zat terlarut yang terdissosiasi melalui reaksi dlm pelarut tertentu melepaskan kation karakteristik dari pelarut. Basa : Zat terlarut yang terdissosiasi melalui reaksi dlm pelarut tertentu melepaskan anion karakteristik dari pelarut. 5. Usanovich (Rx pd senyawa kompleks = Lambat) Asam : Spesies yg mampu memberikan kation untuk bergabung dengan anion atau elektron atau menetralkan basa untuk menghasilkan garam. Basa : Spesies yg mampu memberikan anion atau elektron untuk bergabung dengan kation menetralkan asam untuk menghasilkan garam.
Contoh Reaksi (Jawaban) 1. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Mg(OH)2 + H2O → MgOH+H2O + OHH2CO3 + H2O → HCO3- + H3O+ NH3 + H2O → NH4+ + OHH2O + H2O → H3O+ + OHNH3 + NH3 → NH4+ + NH2H3OCl + NaOH → NaCl + 2H2O NH4Cl + NaNH2 → NaCl + 2NH3 SOCl2 + (NH4)2SO3 → (NH4)2Cl + 2SO2 CrCl3 + 6NH3 → Cr(NH3)6Cl3 FeCl3 + 6KCN → Fe(CN)6K 3 + 3KCl [Co(NH3)6]3+ + 6H3O+ →[Co(H2O)6]3+ + 6NH4+
Contoh Reaksi (Jawaban) 1. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
2PbO + PbS → 3Pb + SO2 HClO4 + CH3COOH → ClO4- + CH3COOH2+ PbI2 + 2KNH2 → PbNH + 2KI + NH3 HgCl2 + 2NH3 → HgNH2Cl + NH4Cl HNO3 + 2H2SO4 → NO2+ + H3O+ + 2HSO4BF3 + 2HF → H2F+ + BF4NH4Cl + CH3CN → CH3Cl + NH4CN SO3 + H2O → H2SO4 CaO + H2O → Ca(OH)2 CaO + SO3 → CaSO4 NH3 + CO(NH2)2 → NH4+ + CONH2NH-
Kekuatan Asam Basa
Kekuatan Asam Basa Tergantung pada :
1.
Kemampuan ionisasi. 2. Ukuran ion dan jarak ikatan. 3. Besar muatan. 4. Bilangan oksidasi. 5. Pengaruh efek elektronik. 6. Nilai konsentrasi. 7. Delokalisasi elektron. 8. Tetapan kesetimbangan. 9. Jenis atom pusat dan ligan.
1.
Kemampuan ionisasi : Semakin mudak terionisasi, maka semakin kuat sifat asam atau basa zat ybs.
2.
Ukuran atau jarak ikatan : Semakin panjang jarak ikatan semakin mudah melepaskan karakter asam atau basanya, maka sifat asam atau basanya semakin kuat.
3.
Bilangan oksidasi : Semakin besar bilangan oksidasi semakin lemah sifat atau karakter asam atau basa zat tersebut.
4.
Muatan : Semakin besar muatan, maka energi ikatan semakin kecil akibatnya jarak ikatan semakin berkurang sehingga sifat asam atau basanya semakin lemah.
5.
Pengaruh epek elektronik : Semakin besar kekuatan menarik elektron dan atau sifat elektronegatifitasnya, maka sipat asamnya semakin kuat, tentu sifat basanya semakin lemah. Nilai Konsentrasi : Semakin besar konsentrasi asam atau basa ybs, maka sifat asam atau basanya semakin kuat pula.
6.
7.
Delokalisasi elektron : Semakin terdistribusi elektron, maka anion semakin stabil (bentuk ion lebih disukai) sehingga semakin kuat sifat asamnya dan untuk basa sebaliknya yg terdistribusi adalah muatan positif.
8.
Tetapan kesetimbangan : Semakin besar nilai tetapan kesetimbangan, maka sipat asamnya atau basanya semakin kuat. Jenis atom pusat dan ligan : Logam alkali, alkali tanah dan yg bermuatan besar, maka lebih senang berikatan dengan ligan (basa) yg kepolarannya kecil, disebut asam atau basa “keras”, dan logam transisi dan valensi rendah lebih senang pada ligan (basa) yg lebih polar, dan disebut sebagai asam atau basa “lunak”.
9.
Ionisasi Air Murni
Reaksi : H2O H+ + konstanta kesetimbangan :
OH-
K
[H ] [OH- ]
[H2O]
Konsentrasi air murni pada 25 oC : 55,4 mol/L (PV = nRT) K . [H2O] = [H+] . [OH-] = Kw K . (55,4) = Kw = [H+] . [OH-] = 1 x 10-14 Derajat ionisasi air (α) pada 250C = 1,81 x 10-9 [H2O] = 55,4 mol/L [H3O+] = [OH-] = [H3O+] = [OH-] = 1,81 x 10-9 x 55,4 mol/L = [H3O+] = [OH-] = 1,00 x 10-7 mol/L = (1,00 x 10-7) . (1,00 x 10-7) = (1,00 x 10-14) Jadi diperoleh : pKw = pH + pOH = 14
Reaksi HA + H2O (1-)c Kesetimbangannya :
H3O+ + Ac c K
[H 3O ][A ] [HA] [H 2 O]
K [H 2 O] Ka
[H 3O][A ] [HA]
Ka
αcxαc (1 α) c
α 2c 2 (1 α)c
α 2c (1 α)
Bila α kecil, maka 1- α = 1, jadi : (Jk 1- α tetep ?) Ka dan Ka. x c Ka Ka c [H O ] c Ka x c
2
2
2
α
c
c
3
pH = - log [H3O+] = ½ pKa – ½ log c
c
Reaksi A- + H2O (1-)c Kesetimbangannya : K [H 2O] Kb
[A ][H 2 O]
[HA] [OH ]
2 c Kb Kb (1 - α) c (1 )
αc .αc
[A ]
2
-
c
K
[HA] [OH ]
Bila α kecil, maka 1- α = 1, jadi : (Jk 1- α tetep ?) Kb dan [OH ] c c Kb Kb x c Kb x c
HA + OHc c
c
c
pH = 14 - pOH pOH = -log [OH- ] = ½ pKb – ½ log c
Reaksi : HA + H2O Kesetimbangannya :
H3O+ + AH O] K K [ 2
log [H 3O ] log Ka
Jadi diperoleh :
log
[H O ] [A ] [H O][A ] 3
[HA]
Ka
3
[HA]
[HA] [H 2 O]
log Ka
log
[A ]
[A ] [HA ]
-
pH pKa
log
[A ] [HA]
Bagaimana jk rx-nya :
A- + H2O
HA + OH-
≈
pakai Kh
Bagaimana dengan Buffer Basa
Reaksi : A- + H2O Kesetimbangannya :
[OH ] Kb
[A ]
lalu
HA + OHK [H 2 O] Kb
[HA] [OH ] [A ]
log [OH ] log Kb
log
[HA]
Jadi pOH pKb log
[A ] [HA]
[HA]
dan pH 14 pKb log
Bagaimana jk rx-nya :
HB+ + H2O
[A ]
B + H3O+
≈
pakai Kh
[A ] [HA]
Hidrolisis Garam Basa
Reaksi : KCN K + + CN Yang terhidrolisis : CN- + H2O Nilai K : K
[HCN ] [OH ]
HCN + OHK [H 2 O] K h
[CN ] [H2 O]
[HCN] [OH ] [CN ]
Dari asam lemahnya (HCN), reaksi : [ H ] [ CN ] + HCN H + CN , diperoleh nilai : Ka [HCN ]
Kh = [HCN ] [OH ] x [H ] [HCN ]
[CN ]
[H ]
x [OH ] [H ]
[CN ] [H ]
1 Ka
x Kw
Kw Ka
Dari K dan Kh , diperoleh : [OH-]2 = Kh x [CN-] dan Kh = Kw/Ka pOH = ½pKw - ½pKa - ½log[CN-] dari pH= 14 – pOH shg : pH = ½ pKw + ½ pKa + ½ log [CN -]
Hidrolisis Garam Asam Reaksi :NH4Cl NH4+ + Cl+ +H O Yang terhidrolisis : NH 4 2 : [ NH OH] [H ] Bentuk K
K
[ NH 4 ] [H 2 O]
K [ H 2 O] Kh
[ NH 4 OH ] [H ] [ NH 4 ]
Dari basa lemahnya (NH4OH ), reaksi : NH4OH NH4+ + OH-, diperoleh nilai : Kh
[ NH 4 OH] [H ]
[ NH 4 ]
4
NH4OH + H+
x
[OH ]
[OH ]
[NH 4 OH]
[NH 4 ] [OH ]
x
[OH ] [H ] 1
Kw Kb
Dari K & Kh diperoleh : [H+]2 = Kh x [NH4+] dan Kh = Kw/Kb
pH= ½ pKw – ½ pKb – ½ log [NH
+]
Hidrolisis Garam (Asam dan Basa)-nya Lemah
Reaksi : NH4CN
NH4+ + CN- + H2O (1-α) c
(1-α) c
α c
αc
(Pd Kesetimbangan)
Bentuk Kesetimbangannya :
Kh
NH4+ + CNNH4OH + HCN
Kw Ka x Kb
Kh
Kh
[NH 4 OH] [HCN]
αcxαc (1 - α)c x (1 - α)c
[NH 4 ] [CN ]
α2
K
x
[H ][OH ]
[NH4 OH] [HCN] [NH 4 ] [CN ] [H 2 O]
[H ][OH ]
nilai α =
Kw Ka x Kb
Jika kita gunakan reaksi : CN- + H2O HCN + OHMaka diperoleh : c [Basa] Kb x Kb x [OH ] Kb x [Garam] (1 )c
[OH ] Kb x
Kw Ka x Kb
Kw Kb Ka
pOH = ½(pKw+pKb-pKa) pH = 14 - pOH
ASSALAMU ALAIKUM WR. WB.
DAN
SALAM SEJAHTERA UNTUK KITA SEMUA
Kimia Anorganik Dasar Pertemuan II (Pekan 13)
Syahruddin Kasim, S.Si, M.Si
Beberapa Pertanyaan ?.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Bagaimana hubungan tetapan kesetimbangan reaksi dengan : Konsentrasi Tekanan Energi bebas Gibbs Potensial reaksi sel Reaksi tak terdissosiasi sempurna Kecepatan reaksi Energi aktifasi reaksi Padatan dan larutan
1. Konsentrasi Reaksi : aA + bB cC + dD Kesetimbangan : K C D c
2. Tekanan
K p
d
A B a
b
(Reaksi aA b B a A
P P
n B RT
bB) b
n B
b
V V ba K p RT a a n A RT n A V V
3. Energi Bebas Gibbs ΔG
= ΔGo + RT ln K , dimana ΔG = 0 pada kesetimbangan, dan – nFEsel = ΔG
4. Potensial Reaksi Sel 2+ A +
Reaksi : B Kesetimbangan :
C+
E sel
o E sel
2+ D
0,0591 n
log
[C]c [D]d [ A]a [B] b
5. Reaksi Tak Terdissosiasi Sempurna
Mg(OH)2 + H2O MgOH+ + H2O
Rx total : Mg(OH)2 +2H2O K total = K 1 x K 2
MgOH+H2O + OHMg2+H2O + OH-
K 1 K 2
Mg2+2H2O +2OH-
6. Kecepatan Reaksi (Setimbang, V 1 = V 2)
Pb(NO3)2 + 2HCl V 1 =
k1 k2
PbCl2 + 2HNO3
k1.[PbCl2].[HNO3]2 V 2 = k2.[Pb(NO3)2].[HCl]2
7. Energi Aktivasi Reaksi Energi aktivasi =
Energi minimum yg harus dimiliki oleh suatu reaksi agar dapat bereaksi menjadi produk (Ea). Jk reaksi aA + bB P maka : V = k [A]a [B]b dimana nilai k adalah tetapan kecepatan reaksi, yaitu k = A.e -Ea/RT log k log A
Soal :
Ea
.
1
2,303 .R T
Dari reaksi CH3I(g)+ HI(g) CH4(g)+ I2(g) pada 200oC, nilai k 1 = 1,32 x 10-2 mol.L-1.det-1 , hitunglah energi aktifasi reaksinya apabila tetapan Arheniusnya (A = 2,7 x 1013).
8. Padatan dan Larutan Hubungan kesetimbangan ini disebut juga Ksp. Ksp adalah : Jumlah mol endapan yang larut dalam 1 liter pelarut. Ksp dpt juga disebut sebagai : Angka yg menunjukkan hasil kali ion-ion yg terdapat dalam larutan jenuh. Kesetimbangan akan tercapai : Jika hasil kali kelarutan ion-ion dalam larutan = Ksp,
namun jika Ksp > hasil kali ion-ion dalam larutan maka tidak terbentuk endapan dalam larutan kecuali sebaliknya.
TERIMA KASIH SEL AM AT BEL AJAR
DOSEN : Syahr uddin kasim
ASSALAMU ALAIKUM WR. WB.
DAN
SALAM SEJAHTERA UNTUK KITA SEMUA
Kimia Anorganik Dasar Pertemuan III (Pekan 14)
Syahruddin Kasim, S.Si, M.Si
Kimia Inti adalah
Bagian Ilmu kimia yang mempelajari Radioaktivitas dari unsur-unsur yang bersifat radioaktif. Unsur-unsur radioaktif adalah unsur-unsur yang dapat menghasilkan radiasi dgn energi tinggi,pada waktu terjadi perubahan pada inti atomnya. Radioaktivitas yg dimaksud adalah hal-hal yang menyangkut perubahan inti atom yg berlangsung secara spontan. Atom yg demikian disebut atom yang bersifat radioaktif .
1832, Michael Faraday Menemukan sinar katoda. 1876, E. Goldstein menemukan muatan positif pada sinar katoda dalam tabung katoda. 1895, Wilhelm K. Rontgen menemukan sinar x yg digunakan dalam bidang kedokteran. 1897, J.J. Thomson menemukan muatan negatif dalam sinar katoda. Sinar katoda yg ditemukan oleh E. Goldstein tersebut apabila mengenai logam tertentu, misalnya : Tungstan, platina, uranium, dll, akan memancarkan sinar radiasi secara terus menerus yang dikenal dengan sinar X. Logam-logamnya disebut anti katoda. Sifat sinar katoda berbeda dengan sinar X sbb : Sinar X berupa gelombang elektromagnetik dgn frekuensi tinggi, tidak dibelokkan oleh medan magnet, dapat memfluoresensikan bahan yg dilapisi dgn BaPt(CN)
Para ahli mulai meneliti lebih intensif tentang Batuan, terutama uranium sebab uranium dapat mengalami fluoresensi jika dikenai sinar matahari, pelopornya adalah H. Becquerel. Pertanyaan yg muncul dari H. Becquerel adalah : Apakah sinar Fluoresensi itu sama dengan sinar X ?. Kesimpulannya : Radiasi disebabkan oleh mineral atau batuan itu sendiri setelah ditemukan adanya radioaktifitas pada mineral dalam batuan yang mengandung uranium. Penemuan pendukung adalah oleh Pirre dan Marie Curie yg berhasil mengisolasi unsur radium, thorium dan Actinium dalam mineral yg mengandung uranium.
Karakteristik Pembelahan Inti Atom
Suatu atom memiliki inti mengandung nukleon yg dikenal sebagai proton dan neutron yg terikat secara bersama-sama dengan jari-jari pada inti atom sangat kecil yaitu sekitar 10-14cm, dimana massa suatu atom terpusat dalam intinya oleh karena itu kerapatan atom sangat tinggi mendekati 1013g/cm3. Nukleon hanya dapat bergerak dalam inti atom, apabila massa inti bertambah, maka gaya tolak antar proton bertambah lebih cepat dibanding gaya tariknya dengan nukleon lain. Cara yang harus dilakukan untuk mengurangi gaya tolak ini adalah mengalami pembelahan inti atom menjadi dua, tiga, … dst (peluruhan radioaktif).
Karakteristik Pembelahan Inti Atom Untuk membuat suatu inti agar stabil, maka parameter yg harus diperhatikan adalah : 1. Rasio antara jumlah proton dan neutron. -Paling stabil jika n/p = 1 , Z = 1-20 -Jika Z > 20, maka kemungkinan n > p untuk mengimbangi gaya tolak antar proton dan maksimum rasio n/p = 1,6 jika lebih inti akan mengalami fission, supaya stabil inti akan melepaskan n dan e. - Jika Z > 20 tetapi n < p, maka supaya stabil inti akan memancarkan β+ dan p serta menangkap e. - Jika Z > 83 supaya stabil n dan p dipancarkan secara bersamaan berbentuk partikel alfa (α). 2. Besarnya tenaga ikat yg dimiliki. Semakin besar energi ikat (EI) inti maka inti semakin stabil, EI = Energi partikel – Energi inti terukur .
Jenis-Jenis Pancaran Radiasi 1. Sinar α = Sebuah partikel yg dibelokkan oleh kutub negatif (partikel tsb bermuatan positif = inti helium) dan berasal dari inti yg dipancarkan berbentuk sinar radioaktif dengan kecepatan 0,01 x kec. Cahaya. 2. Sinar β = Partikel yg kecepatannya mendekati kecepatan cahaya dan dibelokkan oleh kutub positif (partikelnya bermuatan negatif). 3. Sinar γ = Suatu partikel yg berbentuk getaran-getaran elektromagnetik (sama dgn cahaya biasa), dipancarkan pada saat nukleon yg tereksitasi kembali ke tingkat energi lebih rendah, tidak bermassa maupun bermuatan.
Jenis-Jenis Peluruhan Selain peluruhan α, β, γ, juga terdapat reaksi peluruhan dengan melepaskan β+, n, peluruhan dengan penangkapan e dan pembelahan spontan pada inti berat/besar. Perbedaan mendasar proses radioaktif dengan reaksi kimia biasa yaitu : 1. Melepaskan pancara sinar radioaktif. 2. Prosesnya irreversibel. 3. Terbentuk unsur baru. 4. Kecepatan reaksinya tidak bergantung pada suhu, tekanan, bentuk unsur atau persenyawaan, dll. 5. Melepaskan energi yg besar dan memiliki waktu paruh.
Deret Radioaktif
90Th 92U 94Pu
Pb β α Tl β Th α Ra β Ac β Th α Ra α Rn α Po β At α Bi β Po α Pb a. Thorium
232Th
b. Uranium
238U
(4n)
α
(4n + 2)
Np β Pu α α Pb β α Tl β U α Th β Pa β U α Th α Ra α Rn α Ra β At α Bi β Po α Ra β Bi c. Aktinium (4n + 3) pakai 239U Pb α Po β U β Np β Pu α U α Th β Pa α Ac β Th α Ra α Rn α Po β Pbαα Bi β Po α Fr β Tl β Pb α
Po α Pu β Am α Np α Pa β U α Th α Ra β Ac α Fr α At α Bi α Tl β Pb Uβ Bi β d. Neptunium
241Pu
(4n + 1)
β
Unsur radioaktif mengikuti reaksi peluruhan yang sama dengan reaksi orde satu. Persamaan rx orde satu : ln N = ln No - k.t , jadi menyerupai persamaan garis lurus dengan tetapan kecepatan peluruhannya adalah tg α . n Pers. : n x t1/2 = (1/2) bagian yg tersisa.
Pembuktian Reaksi Orde Satu
dA 1 Reaksi : A P k . A Laju reaksi, v dt Persamaan Lajunya : Hubungan antara k , dA, dan dt adalah : -dA/A = k . dt , diintegrasikan : dA k dt Dijabarkan : - lnA = k . t + C, A pada saat t = 0 C = - lnA0 - lnA = k . t – lnA0 lnA0 lnA0 - lnA = k . t ln A lnA = lnA0 – k . t
Secara grafik reaksi orde SATU Digambarkan sebagai berikut :
A
t
Ao
to
α
Waktu Paruh (t1/2) dan Dimensi Tetapan Kecepatan Peluruhan (k)
t1/2 Orde satu
t
1 2
2,303log 2 k
0,693 k
Dimensi k
1 waktu
bilangan menit atau det ik
Reaksi radioaktif lain 1. Reaksi Fisi (reaksi pembelahan inti umumnya inti berat menjadi 2 bagian yg hampir sama dengan memancarkan sinar radioaktif). 121Mo + 113Sn + 2n Rx. 235U + n 2. Reaksi Fusi (reaksi penggabungan dua inti atom ringan menghasilkan inti atom yg lebih besar dengan memancarkan sinar radioaktif dan energi yg sangat besar). 4He + n + Energi Rx. 2H + 2H 3. Reaksi Transmutasi inti (reaksi dimana inti atom ditembak dengan partikel dasar atau dengan inti atom ringan sehingga terbentuk inti atom yang baru. 17O + 1P Rx. 14N + 4He
Penggunaan Radioisotop 1. Riset ilmiah bidang Kimia (ex, rx zat dlm jaringan), Fisika (ex, proses penyerapan energi) dan Biologi (ex, gangguan generatif). 2. Kedokteran (teknik trace utk diagnosa, ex, Ca dan Sr dalam tulang, As dan Cu dalam otak, Fe dan Cr untuk darah K untuk otot, Co untuk tumor dan I utk kelenjar gondok). 3. Oseanografi (H dan O untuk aliran air, I untuk aliran minyak tanah). 4. Tumbuh-Tumbuhan dan Hewan (C dan O untuk proses fotosintesis N, P, K, Cl, S untuk pemupukan). 5. Industri (Pengujian bahan tanpa merusak hanya dengan penyinaran).
TERIMA KASIH Wassalam SEL AM AT BELAJAR
DOSEN : Syahr uddin kasim
KIMIA ANORGANIK DASAR Oleh : Syahruddin Kasim, S.Si, M.Si.
KIMIA INTI Karakteristik Inti Atom
Awan elektron
nukleon Proton netron
Dalam model kulit, nukleon yang tersusun dalam inti atom dianggap sama seperti elektron orbital, karena adanya sifat periodik inti atom. Pembelahan inti (model tetes cair) : bertambahnya massa inti, gaya tolak antara proton-proton bertambah lebih cepat dibanding dengan gaya tariknya, untuk mengurangi gaya tolak ini, maka tetes cair haruslah terbelah menjadi dua tetes cair yang baru.
Nukleon dan Nukleotida •
Jumlah nukleon di dalam inti atom didefinisikan sebagai : A = N + Z Dimana A adalah nomor massa, Z nomor atom dan N bilangan netron. A Z
X N
Jenis nuklida : 1. Nuklida stabil . Sifat keradioaktifannya tidak terdeteksi. 12 14 Contoh : 1 H, C , 1 6 7 N 2. Radionuklida alam primer . Radioaktif yang ditemukan di alam. Contoh : 238 9 92 U, waktu paruh 4,5 x 10 tahun 3. Radionuklida alam sekunder . Radioaktif yang ditemukan di alam dengan waktu paruhnya pendek dan dibentuk secara kontinyu dari radionuklida alam primer. 4. Radionuklida alam terinduksi . Terbentuk karena interaksi suatu nuklida dengan radiasi berenergi tinggi. Contoh, 14C yang terbentuk karena antaraksi sinar kosmik dengan nuklida 14N di atmosfir.
Nuklida-nuklida dapat dikelompokkan menjadi empat kelompok yaitu: 1. Isotop . Nuklida yang nomor atomnya (Z) sama, tetapi N dan A berbeda, sifat kimia dan fisikanya sama. Contoh : 3 He, 4 He, 12 C, 14 C, 113 Sn, 117 Sn, 119 Sn 2
2
6
6
50
50
50
2. Isobar . Nuklida yang bilangan massanya sama, tetapi nomor atomnya berbeda, sifat kimia dan fisikanya berbeda. Contoh : 130 130 130 52 Te,
54 Xe,
56 Ba
3. Isoton . Nuklida yang mengandung jumlah netron yang sama, sifat kimia dan fisikanya berbeda. Contoh : 30 Si, 31 P, 32 S 14
15
16
4. Isomer . Nuklida yang mempunyai nomor atom dan bilangan massa yang sama, tetapi sifat keradioaktifannya berbeda, karena susunan proton dan netron dalam inti berbeda.
Kestabilan Inti
1. Semua inti yang mengandung 84 proton ( Z = 84 ) atau lebih tidak stabil. 2. Aturan Ganjil-Genap, inti yang mengandung jumlah proton dan netron genap lebih stabil daripada inti yang mengandung jumlah proton dan netron yang ganjil. 3. Bilangan Sakti (Magic Numbers): Inti itu stabil terhadap reaksi inti dan peluruhan radioaktif jika jumlah proton dan netron sama dengan bilangan sakti. Bilangan-bilangan ini adalah : Untuk proton : 2, 8, 20, 28, 50, dan 82 Untuk netron : 2, 8, 20, 28, 50, 82, dan 126. 4. Kestabilan inti dapat dikaitkan dengan rasio kestabilan N/Z, nuklida yang stabil berada pada daerah pita kestabilan inti. Adapun pola peluruhan radioaktif berdasarkan N/Z adalah sebagai berikut : a. Nuklida dengan N/Z N/Z stabil 1. Memancarkan partikel ( elektron ) 14 6
C
14 7
N
0
1 β
2. Memancarkan netron, n 3 2
He
4 2
He
1 0
n
b. Nuklida dengan N/Z N/Z stabil 1. Memancarkan positron, β11 6
C
11 5
B
0 1
β
2. Memancarkan proton, p 33 16
S
32 15
P
1 1
p
3. Menagkap elektron e41 20
Ca
0 1
e
41 19
K
c. Nuklida dengan Z > 83 memancarkan partikel alfa, α =He 226 88
Ra
222 86
Rn
4 2
α
Energi Pengikat Inti
Energi yang diperlukan untuk menguraikan inti atau energi yang dilepaskan jika inti terbentuk disebut energi pengikat inti . Ukuran energi pengikat proton dan netron disebut defek massa, yaitu selisih antara massa inti sebernarnya dengan massa proto dan netron. Defek massa ( Δ m) = massa atom (A) – massa (p + n + e) Dengan energi pengikat inti (Eb) ; Eb = Δ m x 931 MeV Dan energi ikat rata-rata tiap nukleon ; Eb rata-rata = Eb /A • massa • massa • massa • 1 amu
netron (n) = 1,0086650 sma proton (p) = 1,0072765 sma eletron (e)= 0,0054858 sma = 1,6606 x 10-22 kg
Peluruhan Radioaktif
1. Peluruhan alfa, α Peluruhan α atau radiasi α terdiri dari pancaran inti atom helium 42He, yang akan selanjutnya akan membentuk molekul netral setelah menangkap elektron. 210 84
Po
206 82
Pb
4 2
He
2. Peluruhan beta, β Pada peluruhan ini, netron berubah menjadi proton. Ada 3 macam peluruhan β, yaitu : • Peluruhan 3 1H
4 2 He
• Peluruhan 40 21 Sc
negatron (β-)
40 19 K
40 80 Ca
0
1
positron (β+)
• Penangkapan 44 22 Ti
0 1
0 1 e
40 20 Ca
0 1
54 27 Co
54 26 Ca
0 1
elektron
44 21 Sc
50 23 V
0 1 e
50 22 Ti
4. Peluruhan gama, Sinar adalah radiasi elektromagnetik. Sinar ini dihasilkan oleh proses trasisi isomer atau akibat ikutan dari pelepasan partikel dan . 60 27 Co
60 27 Co
γ
86 36 Kr
5. Peluruhan netron 87 36 Kr
1 0n
6. Peluruhan netron 87 35 Br
87 36 Kr
86 36 Kr
1 0n
7. Pembelahan spontan Proses ini hanya terjadi dengan nuklida-nuklida yang sangat besar dan membelah secara spontan menjadi dua nuklida yang massanya berbeda. 254 98 Cf
108 42 Mo
142 56 Ba
4 01 n
Laju Peluruhan
Peluruhan radioaktif mengikuti hukum laju reaksi orde ke satu. Laju peluruhan berbanding lurus dengan jumlah atom radioaktif yang tertinggal.
dN dt
N
keterangan : dN = perubahan jumlah atom radioaktif per satuan wakt dt = perubahan waktu λ = tetapan peluruhan N = jumlah atom radionuklida pada waktu tertentu
Integrasi persamaan diatas,
dN N
λ dt
N
dN
No
N
N 0 ln N
λ .t atau
N N 0 e λ.t
t
λ dt
Waktu paru peluruhanya adalah :
to
lnN λ.t lnN 0
t 0,5
0,693 λ
atau
λ
0,693 t 0,5
DERET RADIOAKTIF
Deret radioaktif merupakan kelompok unsur yang terbentuk dari suatu nuklida radioaktif yang berturutturut memancarkan partikel atau . Ada tiga deret radioaktif alam, yaitu deret torium, uranium dan aktinium , dan satu deret radioaktif buatan yang disebut deret neptunium .
F I T K A O I D A R T E R E D
Transmutasi Inti Transmutasi inti adalah
reaksi yang terjadi karena inti atom suatu unsur ditembak dengan partikel dasar atau dengan inti ( proyektil ), sehingga berubah menjadi inti atom unsur baru. • Rutherford 14 7
N
• Irene 27 13
(1919); penembakan inti 147N dengan partikel (42He) 4 2
He
17 8
11 p
O
Joliot-Curie (1943); berhasil membuat atom fosfor bersifat radioaktif.
Al
4 2
He
30 15
P
1 0
n
Reaksi-reaksi di atas dapat ditulis sebagai berikut : 14 7 N
(, p)
17 8O
27 13 Al
(, n)
30 15 P
Reaksi Fisi Dan Fusi •
Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan inti suatu unsur besar menjadi menjadi beberapa unsur kecil. Dalam reaksi ini dihasilkan beberapa netron dan juga sejumlah energi.
•
Agar reaksi berantai dapat berlangsung, jumlah bahan pembelah inti harus cukup besar.
•
Massa kritik 235U yang dapat menghasilkan reaksi berantai dalam bom atom ± 40 Kg.
• Atom
yang dapat mengalami reaksi fisi adalah unsur yang memiliki nomor atom di atas 80.
•
Pembelahan inti selalu menghasilkan energi kira-kira 200 MeV setiap pembelahan inti.
• Energi
yang dihasilkan pembelahan 235 g 235U setara dengan energi yang dihasilkan dari pembakaran 500 ton batu bara.
Reaksi Fusi • Pada reaksi
fusi, terjadi proses penggabungan dua atau beberapa inti ringan menjadi inti yang lebih berat. 2 1H
3 1
H
4 2 He
1 0n
• Atom
yang mengalami reaksi fusi adalah atom dengan inti ringan (A < 20), karena inti ringan kurang stabil. Untuk meningkatkan kesetabilan maka dua inti ringan cenderung bergabung untuk menigkatkan kesetabilannya.
•
Reaksi ini menghasilkan energi yang cukup besar dan menyebabkan banyak inti yang lain bergabung secara serentak sehingga menimbulkan ledakan.
• Reaksi
fusi tidak mudah dilakukan karena membutuhkan energi yang cukup tinggi (108 K) untuk mengeluarkan seluruh elektron dalam atom. •
Reaksi ini dapat terjadi pada matahari dan bitang-bintang lainya karena suhunya cukup tinggi.
Penerapan Kimia Inti
1. Penetapan Umur Radioaktif •
Penentuan umur organik alam: Radioisotop 14C dihasilkan secara kontinyu dilapisan atas atmosfer melalui penangkapan netron sinar kosmik oleh nitrogen. 14 7
N
1 0
n
14 6
11 p
C
tetapi segera terurai kembali, 14 7
• Penentuan 40K
dan 40 Ar Ar.. 40 19
•
C
14 6
N
0 -1
e
t0,5 = 5730 tahun
umur radioaktif untuk bahan yang lebih tua digunakan
K
0 -1
e
40 18
Ar
t0,5 = 1,3 x 109 tahun
Untuk mengukur mineral yang mengandung uranium, digunakan diguna kan metode uranium-timbal, dengan t0,5 4,5 x 109 tahun.
2. Isotop Sebagai Perunut • Dalam bidang ilmu kimia, radioisotop digunakan untuk mempelajari mekanisme reaksi kimia, baik sintesis maupun biosintesis. • Dalam bidang kedokteran radioisotop banyak digunakan untuk mendiagnosa suatu penyakit. Contoh : Na untuk mengikuti peredaran darah manusia 131I untuk mempelajari kelainan kelenjar tiroid. 32P untuk mengetahui letak tomor otak 45C untuk mengetahui kangker tulang 59Fe untuk mengetahui kecepatan pembentukan darah 24
3. Isotop Sebagai Sumber Radiasi Co menghasilkan sinar beta untuk pengobatan kanker 32P dipakai untuk menyembuhkan penyakit polycythemia (kelainan sel darah merah) 137Cs dan 60Co untuk mensterilkan insekta dan jamur tanaman dan untuk merusak enzim yang membuat kentang coklat waktu masak. 60
2. Isotop Sebagai Sumber Energi •
Saat ini banyak dibangun rekator atom, baik untuk maksud-maksud penelitian ataupun sebagai sumber tenaga, seperti tenaga listrik.
•
Uranium yang telah dimurnikan hanya mengandung 0,07% 235U dan sisanya 238U, sedangkan yang digunakan untuk bahan bakar 235U. Untuk mengatasi maslah ini digunakanlah mengalami reaksi rantai.
239Pu
dan
233U
yang dapat
- Produksi 239Pu dari 238U 238 92
U
01n
239 92
U
239 93
Np Np
01e
239 93
Pu
0 1
0 1
e
- Produksi 233U dari 232Th 232 90
Th
•
01n
233 90
Th
233 91
Pa
01e
233 92
U
e
Pada pembelahan 235U, 233U dan 239Pu dapat dikendalikan sehingga reaksi berantai berlangsung tanpa ledakan yang mengakibatkan malapetaka.
Reactor diagram
South Texas Project
Reactor examples
Pressurized water
Boiling water
The Nuclear Option
South Texas Project , Matagorda County, Texas
Containment building 4 foot thick wall
KIMIA INTI Mempelajari struktur inti dan prilakunya : Kestabilan, keradioaktifan dan transmutasi inti. Struktur inti : Proton dan neutron, keduanya disebut : Nukleon. Inti : Diameter ± 0,0001 Å = 1000 f. Atom : Diameter = 1 Å = 10-8 cm. Simbol : Proton = Z dan Neutron = N Model A X
Z
N
: Stabil, radioaktif, radioaktif sekunder & stabil terinduksi jadi radioaktif.
Jenis nuklida
Pengelompokan nuklida
1. Isotop : 3He
4
2
1
2. Isobar : 130Te
15
4. Isomer : 17F 9
2
Xe
68
31
P
2
130
52
3. Isoton :
He
54
66
32
16
S
16
16
18 8
F 9
9
(PR = buat 3)
Kinetika Reaksi Inti
dA 1 Reaksi : A P k . A Laju reaksi, v dt Persamaan Lajunya : Hubungan antara k , dA, dan dt adalah : -dA/A = k . dt , diintegrasikan : dA k dt Dijabarkan : - lnA = k . t + C, A pada saat t = 0 C = - lnA0 - lnA = k . t – lnA0 lnA0 lnA0 - lnA = k . t ln A lnA = lnA0 – k . t
Secara grafik reaksi orde SATU Digambarkan sebagai berikut :
A
t
Ao
to
α
Waktu Paruh (t1/2) dan Dimensi Tetapan Kecepatan Peluruhan (k)
Orde satu
t
1 2
2,303log 2 k
0,693 k
Dimensi k
1 waktu
bilangan menit atau det ik
