Nama : Alhamidi NIM : 22115014 MODUL KIMIA DASAR II
1. Larutan o
Istilah-Istilah dalam Larutan
1. Pelarut : zat yang digunakan untuk melarutkan suatu zat terlarut. 2. Zat Terlarut : zat yang terlarut dalam pelarut. 3. Kelarutan : Jumlah maksimum zat yang terlarut per jumlah yang bisa larut. Jika belum mencapai kelarutan disebut belum jenuh, tepat pada kelarutan disebut jenuh. Lebih dari kelarutan disebut dengan super jenuh. Cara membuat zat terlarut lebih besar dari kelarutan dalam pelarut tersebut dengan cara suhu di naikan dan langsung di turunkan suhunya. 4. Konsentrasi 5. Prinsip “Like dissolve like” : “Yang sebangsa cenderung saling melarutkan”. Contohnya : Mana yang larut baik dalam Air ? a) Etanol; b) Metileter; c) Asam asetat 6. Larutan tidak harus cair : contohnya : 2 gas dicampurkan menjadi larutan dan bentuk padat juga bisa disebut larutan. o
Analisis Energetika Pembetukan Larutan: Energetika Pelarutan
1. Peregangan zat terlarut (zt) 2. Peregangan Pelarut 3. Pencampuran 1 dan 2 Contoh: Gambarkan proses di atas untuk zt senyawa ionik molekular, gas. NaCl (s) + H2O larutan NaCl : pada p tetap, Ekisi NaCl (s) +
Na+ (g) + Cl - (g) Esolvasi/
∆
hidrasi
Na+ (aq) + Cl - (aq)
∆ < 0
Nama : Alhamidi NIM : 22115014 Hubungan kelarutan dengan energitika :
∆
-∆
∆
KOH
-55
-7
......
Be(OH)
+31
+90
.....
(kJ/mol)
∆ = ℎ + Contoh: 1. Menentukan pencampuran dari kalor hidrasi untuk ion-ion dalam KNO 3: ∆ = 34,89 ; ∆ = 685 /
o
Larutan Gas
Hukum Henry : C g = k H . Pg -
Berlaku untuk gas-gas yang tak bereaksi dengan pelarut. Proses pencampuran fisik.
-
C = Konsentrasi gas dalam larutan (M)
-
k H = Konstanta Henry
gas N2 = 8,42x10 -7 M/mmHg; gas O2 = 1,66x10-4 M/mmHg; gas CO 2 = 4,48x10-5 M/mmHg.
-
P = Tekanan gas tersebut (mmHg). P >>> baik.
-
Gas larut lebih baik pada tekanan tinggi (misal digunakan untuk pembuatan minuman bersoda).
-
Semakin tinggi suhu, maka semakin rendah konsentrasi.
Contoh: 1. 100 gram air melarutkan 437 cm 3 H2S (g) pada keadaan STP. Berapakah konsentrasi molal larutan jenuh pada tekanan 10 atm? 2. Jika udara mengandung 78% N 2 (v/v) berapakah kelarutan dari N 2 dalam air pada 25 oC dan 1 atm (k H untuk N 2 dalam air = 7x10-4 mol/L.atm). 3. Dinitrogen monoksida diketahui sebagai gas gelak, jika dicampurkan dengan oksigen digunakan untuk analgesik selama operasi gigi. Jika campuran tersebut adalah 40% N 2O (v/v) dan mempunyai tekanan total 1,2 atm berapakah kelarutan dari N 2O dalam air pada 25oC (k H untuk N2O dalam air adalah 2,5x10 -2 mol/L.atm).
Nama : Alhamidi NIM : 22115014
o
Satuan Konsentrasi
1. Molaritas (M) = Jumlah mol zt / L larutan *Bergantung pada suhu 2. Molalitas (m) = Jumlah mol zt / kg pelarut 3. Fraksi mol (X) = jumlah mol zt / jumlah mol total komponen larutan 4. Persen massa (%) = (massa zt / massa larutan)x 100 * ppm= dikali 10 6 Contoh: 1. Berapa gram glukosa harus dilarutkan dalam 563 gram etanol untuk menyiapkan larutan dengan konsentrasi 0,0024 m ? 2. Larutan KCl 2 M, dengan densitas 0,99 g/mL. Nyatakan dalam konsentrasi KCl dalam m, X, % dan ppm ?
o
Sifat Koligatif Larutan
Sifat yang tidak bergantung dari identitas zat terlarut, hanya bergantung pada jumlah zat terlarutnya.
Penurunan Tekanan Uap
Tekanan uap pelarut mengalami penurunan dengan adanya zat terlarut. Hukum Raoult : -
Bila hanya pelarut yang mudah menguap, P lart = X plrt . P0 plrt ∆ = ( 1 ) ∆ = .
-
Kalau keduanya komponen mudah menguap, P lart = XAPA0 + XBPB0
Contoh: 1. Pada suhu tertentu larutan 45% etanol dalam air memiliki massa jenis 0,923 g/mL. Massa jenis etanol murni dan air murni pada suhu ini berturut-turut 0,7907 dan 0,9982 g/mL. Asusmsikan bahwa tidak terjadi penyusutan dalam pencampuran ini. Hitunglah fraksi mol etanol dalam laruttan di atas. Bila tekanan uap etanol dan air murni pada suhu berturutturut adalah 41 dan 17,5 torr. Tentukan tekanan uap larutan dengan asumsi larutan yang terbentuk larutan ideal. 2. Hitunglah penurunan uap dari larutan 2 gram aspirin (Mr = 180,15 gr/mol) dalam 50 gram metanol (CH3OH) pada 21,2 oC. Metanol mempunyai tekanan uap 101 torr pada temperatur ini.
Nama : Alhamidi NIM : 22115014 3. Ada seorang penyelam laut. Pada di permukaan tekanannya yaitu 1 atm dengan 78% N 2. Sedangkan dalam tabung gas tekanannya 4 atm. Jadi pada saat penyelam melakukan penyelaman ke dasar laut baru dia menghirup gas pada tabung tersebut. Berapa kelarutan pada permukaan dan didasar laut ? kalau penyelam tiba-tiba naik dari kedalaman ke permukaan laut berapa mol gas nitrogen harus dibuang dalam darah dan volume gas nitrogen?
PR
Kenaikan Titik Didih (∆
1. Diagram fasa
∆ = . Contoh: 1. Tentukan Mr dan rumus molekul senyawa yang rumus empirisnya C4H2 N, bila larutan 4,26 g senyawa ini dalam 0,5 kg benzen menghasilkan penurunan titik beku sebesar 0,337 oC. Berapa titik didih larutan di atas? K f benzen 5,07 oC/m, K b benzen 2,53 oC/m.
Penurunan Titik Beku
1. Diagram fasa
∆ = .
Nama : Alhamidi NIM : 22115014 Contoh: 1. Karbon disulfida (CS2) memiliki kemampuan yang tidak biasa untuk menguraikan beberapa nonmetal serta karet dan resin. Berapa titik didih dan titik beku dari larutan yang terdiri dari 8,44 g fosfor (P 4) yang o o dilarutkan dalam 60 g CS 2. K f CS 2 3,83 C/m, K b CS2 2,34 C/m.
2. Berapa molalitas terlarut dlam larutan berair dengan titik beku -0,450oC?
Tekanan Osmosis
Tekanan osmosis terjadi bila larutan disentuhkan dengan pelarut murni melalui membran semipermeable. Tekanan osmosis tidak tergantung pada jenis zat terlarutnya, tetapi hanya pada jumlah partikel zat terlarut per satuan volume larutan. Tekanan osmosis sangat banyak diaplikasikan salah satunya dalam acar.
= .. Contoh: 1. Getah di maple, densitas 1,01 g/cm3 mengandung 3% sukrosa Mr= 342 gr/mol. Naiknya getah ke atas dahan dapat dianggap karena tekanan osmosis, hingga tekanan hidrostatis = tekanan osmosis. a. Tentukan molalitas dan molaritas larutan sukrosa. b. Tentukan tekanan osmosis sukrosa pada suhu ruang. c. Anggap air tanah murni, tentukan ketinggian yang dapat dicapai getah.
Nama : Alhamidi NIM : 22115014 2. Pada 37oC, larutan sukrosa 0,3 M memiliki tekanan osmosis sekitar sama dengan darah. Berapa tekanan osmosis darah?
o
Sifat Koligatif Larutan Elektrolit
Karena zat elektrolit mengion, maka jumlah partikelnya lebih besar dari yang disarankan oleh nilai konsentrasinya. Faktor i (van’t Hoff) digunakan untuk menyatakan jumlah ion per satuan rumus :
=
Δ Δ
Contoh: 1) Larutan 0,118 m LiCl membeku pada -0,415 oC. Tentukan i ? diskusikan hasil yang didapat. 2) Pada 40oC, tekanan uap CCl 4 dan C2H4Cl2 murni berturut-turut adalah 0,293 dan 0,209 atm. Dibuat suatu larutan ideal 30 gram CCl 4 dan 30 gram C2H4Cl2. Tentukan fraksi mol CCl 4 dalam larutan, tentukan tekanan uap larutan pada 40 oC dan hitung fraksi mol CCl 4 pada fasa uap? 3) Sebanyak 2,37 gram protein dilarutkan dalam air dan diencerkan hingga 100 mL. Tekanan osmosis yang dihasilkan 0,0319 atm pada 20 oC, tentukan Mr protein? 4) Titik leleh padatan BaCl 2 adalah 962oC dan Kf = 108 K/m. Jika 12 g suatu zat Z dilarutkan dalam 562 g BaCl 2 menghasilkan larutan dengan titik beku 937oC. Tentukan Mr Z ?
2. Kinetika Kimia
Kinetika kimia berbicar tentang laju reaksi yang dinyatakan dalam hukum laju, laju = k [A] m[B]n. H+ + OH- H2O laju = k [H +][OH-] Cepat k(298 K) = 1,5x10 11 L/mol.s CH3Br + OH- CH3OH + Br - laju = k [CH 3Br][OH-] Lambat k(298 K) = 2,8x10 -4 L/mol.s Faktor yang mempengaruhi laju reaksi : 1. Sifat kimia zat : Kekuatan ikatan
Nama : Alhamidi NIM : 22115014 2. Kemampuan berkontak satu sama lain : wujud zat, luas permukaan/ukuran partikel. 3. Konsentrasi : molaritas larutan (pekat semakin menumpuk), tekanan/volume untuk gas. 4. Temperatur : masuk dalam tetapan laju reaksi. 5. Katalis.
Laju rekasi adalah seberapa cepat perubahan konsentrasi peraksi/hasil reaksi dari fungsi waktu. c A + d B
e C
reaksi umum.
Hukum laju berlaku untuk reaksi tertentu menyatakan hubungan perubahan konsentrasi terhadap konsentrasi setiap preaksi/produk, hanya dapat ditentukan melalui percobaan : ungkapannya laju = k [reaktan] order ........ k adalah nilai k tertinggi efisien. Reaksi orde ke-nol : laju = k [A] 0 = k Plot [reaktan] vs waktu kan linear. Persaman garis [A]=[A0)-kt. -
A= jumlah A yang masuh tersisa setelah waktu
-
A0= jumlah awal.
Waktu paruh adalah konsentrasinya separuh dari konsentrasi awal. Dikontrol difusi, biasanya reaksi yang cepat dalam media kental. Laju tidak bergantung pada konsentrasi reaktan, tetapi agar berjalan reaksi tetap membutuhkan reaktan. Reaksi orde ke-satu : laju = k[A] Plot [ln[At] vs waktu. Persamaan garisnya ln [A0] – ln [At] = kt Raksi orde ke-dua : laju = k [A] 2 Plot [1/A} vs waktu. persamaan garisnya 1/At = 1/A0 + kt.
Nama : Alhamidi NIM : 22115014
Contoh : (CH 3)3CBr + OH- (CH3)3COH + Br [(CH3)3CBr] M
[OH-] M
Laju awal (M/s)
0,19
0,10
1,0x10 -
0,46
0,10
2,4x10 -
0,73
0,10
3,8x10 -
0,19
0,25
1,0x10 -3
0,19
0,37
1,0x10 -3
1. Tentukan orde reaksi terhadap setiap pereaksi dan tentukan k (dengan satuan yang tepat) ? 2. Dekomposisi SO2Cl2 tersebut pada 320 oC adalah reaksi orde ke-satu, dengan k= 2,2x10-5 s-1. Bila konsentrasi awal SO2Cl2 0,0065M. Berapa konsentrasi SO 2Cl2 setelah 2jam dan setelah 1 hari. 3. Konsentrasi obat dalam tubuh dinyatakan dalam mg/kg berat badan (diperoleh dari studi di hewan). Dosis awal di hewan 25 mg/kg, menjadi 15 mg/kg setelah 2 jam. Bila obat dieliminasi secara kinetka orde ke satu, berapa nilai k proses ini? 4. Dekomposisi HI tesebut pada 750 oC adalah reaksi rde ke-dua, setalah 2500 menit [HI] menjadi 3,7x10 -4 M. Berapa konsentrasi awal HI ? k = 1,6x10 -3 L/mol.s 5. Reaksi FclO2 (g) FclO (g) + O (g) adalah reaksi orde pertama dan pada 322 oC k = 6,76x10 -4 s -1. Tentukan t 1/2 reaksi di atas pada 321 oC dan jika tekanan parsial FclO2 pada t = 0 adalah 0,04 atm. Berapa waktu yang diperlukan agar tekanan parsialnya turun menjadi 0,01 atm? 6. Reaksi I + I
I2 merupakan
reaksi orde kedua terhadap atom iod, k = 8,2x109
M-1s-1. Andaikan [I]0 = 1x10-4 M, tentukan konsentrasi setelah 2x10-6 s?
Nama : Alhamidi NIM : 22115014 7.
Pengaruh suhu: perubahan temperatur mempengaruhi konstanta laju menurut persamaan Arrhenius: -
p adalah faktor sterik
-
Z adalah frekuensi tumbukan
-
Ea adalah energi aktivasi
-
R adalah tetapan gas ideal (8,314 J/mol K)
-
T adalah temperatur (K)
-
A adalah faktor frekuensi
=
−
→ =
Bentuk linear: ln
−
= ln
Bentuk rasio: dapat digunakan bila A tidak diketahui:
ln
2 1 1 = 1 2 1
Teori reaksi kimia ada dua teori utama: -
Teori tumbukan, teori garis besar bagaimana reaksi terjadi. Partikel reaktan harus saling bertumbukan, jumlah tumbukan/L campuran = 10 27 /s. Syarat terjadi reaksi yaitu energi tumbukan harus cukup memutus ikatan dan partkel harus orientasi (sesama atom)
-
Teroi keadaan transisi, menjelaskan bagaimana perubahan molekul sesaat ketika tumbukan terjadi. Seperti raket dan bola tenis saat bertumbukan. EK EP.
Contoh : 1. Untuk reaksi fasa gas Cl(g) + HBr(g) → HCl(g) + Br(g), E a(fwd) = 7 kJ dan Ea(rev) = 72 kJ. Gambarkan diagram energi reaksi; termasuk struktur molekul diprediksi pada keadaan transisi dan nilai ΔHreak . 2. Untuk isomerisasi CH3 NC = 61 kJ/mol, k (600K) = 0,41 s -1. A) tentukan A (faktor frekuensi), B) tentukan k pada 1000 K.
Nama : Alhamidi NIM : 22115014 Mekanisme reaksi: Menyatakan apa yang terjadi pada tingkat molekular (reaksi elementer) dan urutannya, tahap mana yang lambat dan cepat, tahap penentuan laju adalah tahap yang paling lambat. Dan jumlah reaksi-reaksi elementer = reaksi total. Reaksi elementer adalah reaksi yang muncul dalam mekanisme reaksi/deretan tahap. Katalis berinteraksi dengan reaktan, muncul dalam mekanisme dan katalis
dikonsumsi ditahap awal dan dihasilkan lagi di tahap akhir. Intermediet adalah produk sementara dan terbentuk ditahap awal dan dikonsumsi ditahap akhir.
Contoh: 1. Mekanisme reaksi yang diusulkan untuk reaksi dekomposisi H 2O2 adalah -
H2O2 + I- H2O + IO- (lambat)
-
H2O2 + IO- H2O + O2 + I- (cepat)
Manakah tahap penentu laju dan intermediat? Apa hukum laju yang diturunkan dari mekanisme ini? 2. Mekanisme di bawah diusulkan untuk dekomposisi hidrogen peroksida: (1) H2O2(aq) → 2OH(aq) (2) H2O2(aq) + OH(aq) → H2O(l) + HO2(aq) (3) HO2(aq) + OH(aq) → H2O(l) + O2(g) (a) Tuliskan persamaan yang seimbang untuk reaksi keseluruhan. (b) Tentukan molekularitas dari setiap tahap. (c) Tuliskan hukum laju untuk setiap tahap. (c) Tunjukkan mana zat antara dalam mekanisme reaksinya. (d) Hukum laju yang diamati untuk dekomposisi hidrogen peroksida adalah laju = k [H 2O2]. Untuk mekanisme reaksi agar konsisten dengan hukum laju ini, tahap yang mana harus menjadi tahap penentu laju reaksi? 3. A2
A+A
cepat
Nama : Alhamidi NIM : 22115014 A + B AB
cepat
AB + CD AC + BD lambat Tuliskan reaksi total dan semua reaksi elementer ? Tentukan kemolekulan setiap reaksi elementer? Tentukan hukum laju dari mekanisme di atas ?
Dasarnya: Reaksi rantai terdapat 3 bagian yaitu Tahap awal (inisiasi) : molekul --> Radikal 1, Tahap propagasi (pengglinding): Radikal 1 + molekul 1 dan Tahap terminasi : radikal 1 + radikal 2
radikal
2 + molekul 2,
molekul.
Contoh: Mekanisme yang diusulkan : Br 2 --> 2 Br Br + H2 HBr + H H + Br 2 HBr + Br 2 Br Br 2 a. Mana tahap inisiasinya b. Mana tahap propagasinya c. Mana tahap terminasinya
Katalis : mempercepat reaksi, tetapi tidak dikonsumsi oleh reaksi, dapat muncul dalam hukum laju, dan menurukan Ea reaksi.
3. Kesetimbangan Kimia
Keadaan kesetimbangan adalah keadaan dengan energi bebas minimum. Posisi kesetimbangan tergantung reaksinya: ada yang dekat reaktan, K << dan juga ada yang dekat dengan produk, K >>. Kesetimbangan kimia = kesetimbangan dinamik. Dalam kesetimbangan reaksi masih berjalan: -
Laju reaksi maju = laju reaksi balik.
-
Akibatnya konsentrasi spesi-spesi dalam kesetimbangan konstan.
Inti dari kesetimbangan disebut Ketetapan kesetimbangan/Kuosien: Q = K hanya pada kesetimbangan. Untuk reaksi a A + bB
cC + dD,
Nama : Alhamidi NIM : 22115014
[] [] = [] [] Manakah ungkapan aksi massa yang benar untuk reaksi:
2. Tuliskan ungkapan kesetimbangan: Ag + (aq) + Cl- (aq)
AgCl (s) Q =.......
Tetapan Kesetimbangan : diberi lambang Kc bila digunakan M sebagai satuan konsentrasi nilai bergantung pada suhu.
[] [] = [] [] Contoh: Untuk N2 (g) + 3H 2 (g)
2 NH3 (g), Kc = 500. Berapa nilai Kc 2 NH 3 (g)
N2 (g)
+ 3H2 (g) ?
Tetapan Kesetimbangan Gas (Kp) untuk reaksi fasa gas, konsentrasi diganti dengan tekanan parsial gas. Hubungan Kc dan Kp : Karena PV = nRT, maka P/RT = N/V. Molar = P/RT, maka,
= ∆ ∆ = Jumlah mol gas di produk – jumlah mol gas reaktan. Contoh: 1. Untuk reaksi A (g) + 2B (g)
4 C (g) bila Kc = 0,99 pada 25 oC, berapa Kp ?
2. Hitung Kc untuk reaksi berikut: CS 2 (g) + 4H 2 (g) dengan Kp = 3x10 -5 pada suhu 900 oC.
CH4 (g) + 2H2S (g)
Nama : Alhamidi NIM : 22115014 Pergeseran kesetimbangan : Prinsip Le Chatelier
gangguan sistem pada
kesetimbangan ( Q=K karena diganggu (Q tidak sama dengan K) akan bergeser untuk mengurangi tekanan itu: -
Bergeser ke kanan bila digangguan mengakibatkan Q < K
-
Bergeser ke kiri bila digangguan mengakibatkan Q > K.
Pengaruh Suhu: Reaksi endoterm
K
meningkat dengan meningkatnya temperatur.
Reaksi Eksoterm K menurun dengan meningkatnya temperatur. Contoh: 1. Untuk Ag+ (aq) + Cl- (aq)
AgCl (s) manakah yang akan menggeser
kesetimbangan ke kanan ? 1) penambahan HCl (aq), (2) penambahan AgNO 3, (3) pengurangan AgCl 2. Untuk A + B
2D, K = 10000. Tentukan konsentrasi kesetimbangan A, B,
dan D bila reaksi berawal dengan 2 M A, 2M B, dan 5M D ? 3. 2NO + O2
2NO2 Kc = 4,04x10 12. Tentukan konsentrasi kesetimbangan
setiap spesi bila pada saat awal [NO] = 0,0383 M, [O 2] = 0,0278M dan [NO 2]=0.
