Persamaan kimia menggambarkan perubahan sesuatu bahan kimia kepada bahan lain yang disebabkan oleh kecenderungannya melakukan tindak balas apabila bercampur dengan bahan kimia lain atau penguraian tersendiri oleh tindakan haba atau cahaya. Persamaan ini menggunakan simbol kimia untuk menunjukkan apa yang berlaku di dalam sesuatu tindak balas kimia.
Persamaan reaksi terdiri dari rumus kimia atau rumus struktur dari reaktan di sebelah kiri dan produk di sebelah kanan. Antara produk dan reaktan dipisahkan dengan tanda panah (→) yang menunjukkan arah dan tipe reaksi. Ujung dari tanda panah tersebut menunjukkan reaksinya bergerak ke arah mana. Tanda panah ganda (is in equilibrium with), yang mempunyai dua ujung tanda panah yang berbeda arah, digunakan pada reaksi kesetimbangan. Persamaan kimia haruslah seimbang, sesuai dengan stoikiometri, jumlah atom tiap unsur di sebelah kiri harus sama dengan jumlah atom tiap unsur di sebelah kanan. Penyeimbangan ini dilakukan dengan menambahkan angka di depan tiap molekul senyawa (dilambangkan dengan A, B, C dan D di diagram skema di bawah) dengan angka kecil (a, b, c dan d) di depannya.
aA + b\B => cC + dD
Reaksi yang lebih rumit digambarkan dengan skema reaksi, tujuannya adalah untuk mengetahui senyawa awal atau akhir, atau juga untuk menunjukkan fase transisi. Beberapa reaksi kimia juga bisa ditambahkan tulisan di atas tanda panahnya; contohnya penambahan air, panas, iluminasi, katalisasi, dsb. Juga, beberapa produk minor dapat ditempatkan di bawah tanda panah.
Sebuah contoh reaksi organik: oksidasi keton menjadi ester dengan Asam peroksikarboksilat
Analisis retrosintetik dapat dipakai untuk mendesain reaksi sintesis kompleks. Analisis dimulai dari produk, contohnya dengan memecah ikatan kimia yang dipilih menjadi reagen baru. Tanda panah khusus (⇒) digunakan dalam reaksi retro.
Ada banyak jenis reaksi kimia dan pendekatannya menghasilkan banyak pertindihan dalam Klasifikasi. Berikut adalah beberapa contoh istilah yang sering digunakan dalam menyatakan beberapa jenis reaksi:
Pengisomeran, yaitu ketika senyawa kimia menjalani penataan kembali struktur tanpa perubahan komposisi atom (stereoisomerisme)
Sintesis, yaitu ketika dua atau lebih unsur atau senyawa kimia bergabung membentuk hasil yang lebih rumit:
N2 + 3 H2 → 2 NH3
Pengurai kimia atau analisis, yaitu ketika senyawa kimia terurai menjadi senyawa yang lebih kecil atau unsur:
2 H2O → 2 H2 + O2
Displacement tunggal atau penggantian tunggal, dicirikan oleh unsur yang digantikan keluar dari senyawa oleh unsur reaktif:
2 Na (p) + 2 HCl (ak) → 2 NaCl (ak) + H2 (g)
Metatesis atau Reaksi penggatian ganda, yaitu dua senyawa mengganti ion atau ikatan untuk membentuk senyawa lain:
NaCl (ak) + AgNO3 (ak) → NaNO3 (ak) + AgCl (p)
Reaksi Air hujan adalah ketika bahan dalam larutan bergabung membentuk padat (mendakan). Contoh yang sesuai adalah seperti yang tertera dalam metatesis.
Reaksi asam-basa, umumnya dikenal saat reaksi antara asam dan basa, bisa memiliki definisi berbeda tergantung pada konsep asam-basa digunakan. Antara yang biasa adalah:
1. Definisi Arrhenius: Asam bercerai di dalam air membebaskan ion H3O +; basa bercerai di dalam air membebaskan ion OH-.
2. Definisi Brønsted-Lowry: Asam adalah donor proton (H +); basa adalah penerima proton.
3. Definisi Arrhenius turut berperan.
4. Definisi Lewis: Asam adalah penerima pasangan elektron;
5. Basa adalah donor pasangan elektron.
6. Definisi Brønsted-Lowry turut berperan.
Reaksi redoks, yaitu perubahan dalam nomor oksidasi atom. Reaksi tersebut sering dianggap sebagai transisi elektron antara situs atau spesies molekul berbeda. Contohnya reaksi redoks adalah:
2 S2O32-(ak) + I2 (ak) → S4O62-(ak) + 2 I-(ak)
Yaitu I2 diturunkan ke I-dan S2O32-(aniontiosulfat) dioksidasi ke S4O62-
Pembakaran, sejenis reaksi redoks yang atas senyawa mampu terbakar bergabung dengan unsur yang mengoksidasi, biasanya oksigen, untuk menghasilkan energi dan mengeluarkan hasil yang teroksidasi. Istilah pembakaran lazim digunakan hanya untuk oksidasi skala besar untuk seluruh molekul, yaitu oksidasi terkendali untuk kelompok berfungsi tunggal bukanlah satu pembakaran.
C10H8 + 12 O2 → 10 CO2 + 4 H2OCH2S + 6 F2 → CF4 + 2 HF + SF6
Reaksi organik mencakup pengasingan luas yang melibatkan senyawa organik yang memiliki karbon sebagai unsur utama dalam struktur molekul. Reaksi yang melibatkan senyawa organik yang kebanyakan didefinisikan sebagai kelompok berfungsi. Bagi yang berlawanan pula dikenal sebagai reaksi takorganik.
Contoh soal:
Tentukanlah koefisien reaksi dari asam nitrat dan hidrogen sulfida menghasilkan
nitorgen oksida, sulfur, dan air. Persamaan reaksinya dapat ditulis:
HNO3(aq) + H2S(g) ---> NO(g) + S(s) + H2O(l )
Jawab:
Cara yang termudah untuk menentukan koefisien reaksinya adalah dengan
memisalkan koefisiennya masing-masing a, b, c, d dan e sehingga:
a HNO3 + b H2S ---> c NO + d S + e H2O
Berdasarkan reaksi di atas:
atom N : a = c (sebelum dan sesudah reaksi)
atom O : 3a = c + e 3a = a + e maka e = 2a
atom H : a + 2b = 2e = 2(2a) = 4a 2b = 3a maka b = 3/2 a
atom S : b = d = 3/2 a
Maka agar terselesaikan diambil sembarang harga misalnya a = 2 berarti: b = d
= 3, dan e = 4 sehingga persamaan reaksinya:
2 HNO3 + 3 H2S ---> 2 NO + 3 S + 4 H2O
Persamaan reaksi di atas dapat dibaca: dua senyawa asam nitrat dan tiga
senyawa hidrogen sulfida akan menghasilkan dua senyawa nitrogen oksida,
tiga atom sulfur, dan empat molekul air.
STOIKIOMETRI
Salah satu aspek penting dari reaksi kimia adalah hubungan kuantitatif antara zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia, baik sebagai pereaksi maupun sebagai hasil reaksi. Stoikiometri (stoi-kee-ah-met-tree) merupakan bidang dalam ilmu kimia yang menyangkut hubungan kuantitatif antara zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia, baik sebagai pereaksi maupun sebagaihasil reaksi. Stoikiometri juga menyangkut perbandingan atom antar unsur-unsur dalam suatu rumus kimia, misalnya perbandingan atom H dan atom O dalam molekul H2O. Kata stoikiometri berasal dari bahasa Yunani yaitu stoicheon yang artinya unsur dan metron yang berarti mengukur. Seorang ahli Kimia Perancis, Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) adalah orang yang pertama kali meletakkan prinsip-prinsip dasar stoikiometri. Menurutnya stoikiometri adalah ilmu tentang pengukuran perbandingan kuantitatif atau pengukuran perbandingan antar unsur kimia yang satu dengan yang lain. Mengapa kita harus mempelajari stoikiometri? Salah satu alasannya, karena mempelajari ilmu kimia tidak dapat dipisahkan dari melakukan percobaan di laboratorium. Adakalanya di laboratorium kita harus mereaksikan sejumlah gram zat A untuk menghasilkan sejumlah gram zat B. Pertanyaan yang sering muncul adalah jika kita memiliki sejumlah gram zat A, berapa gramkah zat B yang akan dihasilkan? Untuk menjawab pertanyaan itu kita memerlukan stoikiometri.
Stoikiometri erat kaitannya dengan perhitungan kimia. Untuk menyelesaikan soal-soal perhitungan kimia digunakan asas-asas stoikiometri yaitu antara lain persamaan kimia dan konsep mol. Pada pembelajaran ini kita akan mempelajari terlebih dahulu mengenai asas-asas stoikiometri, kemudian setelah itu kita akan mempelajari aplikasi stoikiometri pada perhitungan kimia beserta contoh soal dan cara menyelesaikannya.
1.1 Konsep Mol
Bilangan Avogadro
1 lusin = 12 buah
1 mol = partikel
1.2 Pengukuran Mol Atom-Atom
Dalam suatu reaksi kimia, atom-atom atau molekul akan bergabung dalam perbandingan angka yang bulat. Telah dijelaskan bahwa satu mol terdiri dari 6,022 x 1023 partikel. Angka ini tidaklah dipilih secara sembarangan, melainkan merupakan jumlah atom dalam suatu sampel dari tiap elemen yang mempunyai massa dalam gram yang jumlah angkanya sama dengan massa atom elemen tersebut ,misalnya massa atom dari karbonadalah 12,011, maka 1mol atom karbon mempunyai massa 12,011 .
Demikian juga massa atom dari oksigen adalah 15,9994, jadi 1 mol atom oksigen mempunyai massa 15,9994 (Lihat Gambar 2.2)
mol C = 12,011 C
1 mol O = 15,9994 O
Maka keseimbanganlah yang menjadi alat kita untuk mengukur mol. Untuk mendapat satu mol dari tiap elemen, yang kita perlukan adalah melihat massa atom dari elemen tersebut. Angka yang didapat adalah jumlah dari gram elemen tersebut yang harus kita ambil untuk mendapatkan 1 mol elemen tersebut.
Pengubahan antara gram dan mol adalah penghitungan rutin yang harus dipelajari secara cepat. Beberapa contoh perhitungan ini bersama dengan pemakaian mil dalam perhitungan kimia akan ditunjukkan dalam soal-soal berikut.
Contoh Soal Berapa mol Silikon (Si) yang terdapat dalam 30,5 gram Si?Silikon adalah suatu elemen yang dipakai untuk pembuatan transistor.
Solusi
Persoalan kita adalah mengubah satuan gram dari Si ke mol Si, yaitu 30,5 Si =? Mol Si. Diketahui dari daftar massa atom bahwa
1 mol Si = 28,1 Si
Untuk mengubah g Si ke mol, kita hrus mengkalikan 30,5 Si dengan satuan faktor yang mengandung satuan “g Si” pada penyebutnya, yaitu:
Maka,
30,5 g Si x = 1,09 mol Si
Sehingga 30,5 gr Si = 1,09 mol Si
1.3 Pengukuran Mol dari Senyawa
Seperti pada elemen, secara tak langsung persamaan diatas juga dapat dipakai untuk menghitung mol dari senyawa. Jalan yang termudah adalah dengan menambahkan semua massa atom yang ada dalam elemen. Bila zat terdiri dari molekul-molekul (misalnya CO , H O atau NH ), maka jumlah dari massa atom disebut massa molekul atau Berat molekul. Kedua istilah ini dipakai berganti-ganti). Sehingga massa molekul dari CO adalah:
C 1×12,0 u = 12,0 u
2O 2×16,0 u = 32,0 u
CO total = 44,0 u
Demikian juga massa molekul dari H O = 18,0 u dan dari NH3 = 17,0 u. Berat dari 1 mole zat didapat hanya dengan menuliskan massa molekulnya dengan satuan gram. Jadi,
1 mol CO = 44,0 g
1 mol H O = 18,0 g
1 mol NH = 17,0 g
Dalam Bab-bab yang akan datang, akan ditemukan bnyak senyawa yang tak mengandung molekul yang jelas. Kita akan menemukan bahwa bila suatu atom bereaksi, acap kali ia akan mendapat atau kehilangan partikel yang bermuatan negatif yang disebut elektron. Natrium dan klor akan bereaksi secara ini. Bila natrium klorida, NaC1, terbentuk dari elemennya, tiap atom Na akan kehilangan satu elektron, sedangkan tiap atom klor akan mendapat elektron. Pada mulanya unsur Na dan C1 bermuatan atom listrik netral, tetapi pada saat pembentukan NaC1, atom-atom ini akan mendapat muatan. Ini akan ditulis sebagai Na (positif karena Na kehilangan satu muatan elektron negatif) dan C1 (negatif karena C1 mendapat satu elektron). Atom atau kumpulan ataom yang mendapat muatan listrik disebut ion. Kerana NaC1 padat terdiri dari Na dan C1 , dikatakan adalah senyawa ion.
Seluruh topik ini akan dibicarakan lebih lanjut dalam Bab-bab berikutnya. Untuk sekarang hanya perlu diketahuai bahwa senyawa ion tak mengandung molekul. Rumusnya hanya menyatakan perbandingan dari berbagai atom dalam senyawa. Dalam NaC1, perbandingan ataomnya adalah 1:1. Pada senyawa CaC1 , perbandingan dari atom Ca dan C1 adalah 1:2 ( tenang saja, saat ini anda tidak diminta untuk mengetahui bahwa CaC1 itu adalah senyawa ion). Dari pada menggunakan istilah molekul NaC1 atau CaC1 , lebih baik digunakan istilah satuan rumus untuk membedakan dua ion pada NaC1 (Na dan C1 ) atau tiga ion pada CaC1 .
Untuk senyawa ion, jumlah massa atom dari elemen-elemen yang ada dalam rumus dikenal sebagai massa rumus atau Berat Rumus. untuk NaC1 ini 22,99 – 35,44 = 58,44. satu mol NaC1 (6,022 x 10 satuan rumus dari NaC1) mengandung 58,44 g NaC1. tentu saja penggunaan istilah massa rumus tak hanya untuk senyawa ion. Dapat juga digunakan untuk senyawa molekuler, dalam hal ini istilah massaformila dan massa molekul mempunyai arti yang sama.
Contoh Soal natrium karbonat, Na CO adalah suatu zat kimia yang pentingdalam industri pembuatan gelas.
(a). Berapa gram berat 0,250 mol Na CO
(b). Berapa mol Na CO terdapat dalam 132 g Na CO
Solusi
Untuk menjawab pertanyaan ini, kita memerlukan massa formula dari Na CO . kita kita menghitungnya dari massa atom elemen-elemennya.
2 Na 2×23.0 = 46.0 u
1 C 1×12.0 = 12.0 u
3 O 3x16.0 = 48.0 u
Total 106.0 u
Massa rumus adalah 106,0 u; maka:
1 mol Na CO = 106,0 g Na CO
Ini dapat digunakan untuk membuat faktor konversi hubungan gram dan mol dari Na CO yang kita perlukan untuk menjawab pertanyaan diatas.
(a) Untuk mengubah 0,250 mol Na CO ke gram, kita buat satuan yang dapat dihilangkan.
0,250 mol Na CO x
(b) Sekali lagi, kita buat satuan dihilangkan.
132 g Na CO x
GAS
Dalam kimia fisika prosedur yang langsung digunakan adalah mengisolasi sebagian dari alam semesta oleh suatu batas nyata maupun imaginer.
Materi bumi yang telah diisolasi untuk kepentingan study disebut sistem. Zat di dalam sistem dapat berada dalam satu atau beberapa bentuk yaitu padat,cair dan gas. Pada makalah ini akan membahas zat yang berupa gas.
Definisi Gas ideal
Gas merupakan satu dari tiga wujud zat dan walaupun wujud ini merupakan bagian tak terpisahkan dari studi kimia, bab ini terutama hanya akan membahasa hubungan antara volume, temperatur dan tekanan baik dalam gas ideal maupun dalam gas nyata, dan teori kinetik molekular gas, dan tidak secara langsung kimia. Bahasan utamanya terutama tentang perubahan fisika, dan reaksi kimianya tidak didisuksikan. Namun, sifat fisik gas bergantung pada struktur molekul gasnya dan sifat kimia gas juga bergantung pada strukturnya. Perilaku gas yang ada sebagai molekul tunggal adalah contoh yang baik kebergantungan sifat makroskopik pada struktur mikroskopik.
1. KARAKTERISTIK UMUM GAS
· Ekspansibilitas (dapat dikembangkan)
Gas dapat mengembang untuk mengisi seluruh ruangan yang ditempatinya.
· Kompresibilitas (dapat dimampatkan)
Gas sangat mudah dimampatkan dengan memberikan tekanan.
· Mudah berdifusi
Gas dapat berdifusi dengan cepat membentuk campuran homogen.
· Tekanan
Gas memberikan tekanan ke segala arah.
· Pengaruh suhu
Jika gas dipanaskan maka tekanan akan meningkat, akibatnya volume juga meningkat.
· Gas bersifat transparan
2. SIFAT GAS IDEAL DAN GAS TIDAK IDEAL / NYATA
Suatu gas dikatakan ideal jika memenuhi kriteria sebagai berikut:
1. Molekul-molekul gas tidak mempunyai volum
2. Tidak ada interaksi antara molekul molekulnya, baik tarik menarik maupun tolak menolak.
3. Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil.
4. Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel, sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan.
5. Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna.
6. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.
Pada kenyataannya, gas-gas yang memenuhi kriteria seperti itu sangat jarang ditemukan. Namun, gas nyata dapat mendekati sifat gas ideal pada tekanan yang rendah dan suhu yang relatif tinggi.
3. PARAMETER YANG MENENTUKAN KEADAAN GAS
- VOLUME (V)
1 1itre (l) = 1000 ml dan 1 ml = 10-3 l
Satu mililiter praktis sama dengan satu sentimeter kubik (cc). sebenarnya
1 liter (l) = 1000,028 cc
Satuan SI untuk volume adalah meter kubik (m3) dan unit yang lebih kecil adalah decimeter3 (dm3).
- TEKANAN (P)
1 atm = 760 mmHg = 1,013 x 105 pa
Tekanan gas didefinisikan sebagai gaya yang diberikan oleh dampak dari molekul per unit luas permukaan kontak.
Tekanan dari sampel gas dapat diukur dengan bantuan
manometer Merkuri.
Demikian pula, tekanan atmosfer dapat ditentukan dengan barometer merkuri.
- SUHU (T)
K = oC + 273
4. KEADAAN STP
Pada keadaan standar, yaitu pada suhu 273 K (0oC) dan tekanan 1 atm (760 mmHg), 1 mol gas sama dengan 22,4 L gas atau dapat ditulis:
1 mol gas pada STP = 22,4 L
5. PERSAMAAN GAS IDEAL
Dari tiga hukum yaitu hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Avogrado dapat dikombinasikan menjadi satu hukum yang disebut dengan hukum gas ideal. Hukum gas ideal menyebutkan bahwa:
Volume gas berbanding lurus dengan jumlah mol dan suhu serta berbanding terbalik dengan tekanan.
Nilai R dalam beberapa satuan :
0,0821 L-atm K-1 mol-1
82,1 mL-atm K-1 mol-1
62,3 L-mmHg K-1 mol-1
8,314 . 107 erg K-1 mol-1
8,314 Joule K-1 mol-1
1,987 kal K-1 mol-1
6. HUKUM GRAHAM
Ketika dua gas ditempatkan di kontak, mereka bergabung atau menyatu dengan spontan. Hal ini disebabkan pergerakan molekul satu gas ke gas lainnya. Proses pencampuran gas dengan gerakan acak dari molekul disebut Difusi. Thomas Graham mengamati bahwa makin kecil berat molekul gas, maka makin besar kecepatan berdifusi dan sebaliknya.
Menurut hukum Graham, pada suhu dan tekanan yang sama, kecepatan difusi gas yang berbeda adalah berbanding terbalik dengan akar massa molekulnya atau dapat ditulis:
dimana: r1 = kecepatan difusi gas 1
r2 = kecepatan difusi gas 2
M1 = massa molekul gas
M2 = massa molekul gas 2
Ketika gas lolos melalui lubang pin-menjadi daerah tekanan rendah vakum, proses ini
disebut efusi. Tingkat efusi gas juga tergantung pada massa molekul gas.
9. TEORI KINETIK GAS
Anggapan Dasar Teori Kinetik Gas
1. Gas terdiri dari partikel yang disebut dengan molekul yang menyebar pada ruangnya. Molekul gas identik sama dengan massa (m).
2. Molekul gas bergerak tetap ke segala arah dengan kecepatan tinggi. Molekul bergerak dengan kecepatan yang sama dan akan berubah arah jika terjadi tumbukan dengan molekul lain atau dengan dinding wadahnya.
3. Jarak antar molekul sangat besar dan diasumsikan bahwa terjadi gaya van der waals antar molekul sehingga molekul gas dapat bergerak bebas.
4. semua tumbukan yaang terjadi merupakan lenting sempurna sehingga selama terjadi tumbukan tidak kehilangan energi kinetik.
5. Tekanan pada gas disebabkan tumbukan molekul pada dinding ruangnya.
6. Energi kinetik rata-rata (½ mv2) molekul gas berbanding lurus dengan suhu mutlak (suhu kelvin) atau dapat dikatakan bahwa energi kinetik rata-rata molekul sama dengan suhunya.
10. GAS NYATA
Telah dibahas bahwa gas ideal merupakan gas dengan beberapa postulat, tidak ada gaya tarik menarik antar molekul, volume total molekulnya kecil dibandingkan terhadap volume wadah sehingga volume total molekulnya dapat diabaikan. Oleh karena itu gas ideal hanya merupakan gas hipotesis.
Perilaku gas yang sebenarnya (gas nyata) tidaklah sesuai dengan yang telah dibahas, ia menyimpang dari keadaan ideal, karena adanya gaya tarik menarik antar molekul (terutama pada tekanan tinggi) dan volume molekul-molekulnya tidak dapat diabaikan begitu saja.
Contoh Soal:
Massa jenis nitrogen 1,25 kg/m3 pada tekanan normal. Tentukan massa jenis nitrogen pada suhu 42º C dan tekanan 0,97 105 N m-2!
Penyelesaian:
r1 = 1,25 kg/m3
p1 = 76 cm Hg
T1 = 273 K
T2 = 315 K
p2 = 0,97 . 105 N m-2
p1 = 76 cm Hg
= 76 . 13,6 . 980 dyne/cm3
= 101292,8 N m-2
r2 = 0,9638 kg/m3
Tidak ada komentar:
Posting Komentar