Pan

du

an

Pem

bela

jara

n K

imia

XI

SM

A &

MA

Suwardi

Soebiyanto

Th. Eka Widiasih

Su

ward

iSo

ebiy

an

toT

h. E

ka W

idia

sih

PANDUAN PEMBELAJARAN

Untuk SMU & MAKIMIA 11

ii

Penulis:Suwardi, Soebiyanto, Th. Eka Widiasih

Editor:Siti Mukaromah

Setting/Lay Out:El-Ibrahim

Perwajahan:Wahyudin Miftakhul Anwar

Ilustrator:Adi Wahyono

Sumber Sampul:Chemistry Seventh Edition

Panduan Pembelajaran Kimia XIUntuk SMA & MA

540.7SUW SUWARDIp Panduan Pembelajaran Kimia : Untuk SMA & MA Kelas XI / penulis, Suwardi, Soebiyanto, Th. Eka Widiasih ; editor, Siti

Mukaromah ; ilustrator, Adi Wahyono. — Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009

vi, 218 hlm. : ilus. ; 25 cm.

Bibliografi : hlm. 203-204IndeksISBN 978-979-068-717-2 (No. Jil. Lengkap)ISBN 978-979-068-719-6

1. Kimia-Studi dan Pengajaran I. JudulII. Soebiyanto III. Th. Eka Widiasih V. Siti MukaromahVI. Adi Wahyono

Hak Cipta Buku ini dibeli oleh Departemen Pendidikan Nasionaldari Penerbit : CV. Karya Mandiri Nusantara

Diterbitkan oleh Pusat PerbukuanDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2009

Diperbanyak oleh : ...

Hak Cipta Pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi oleh Undang-Undang

iii

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmatdan karunia-Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Departemen PendidikanNasional, pada tahun 2009, telah membeli hak cipta buku teks pelajaran inidari penulis/penerbit untuk disebarluaskan kepada masyarakat melalui si-tus internet (website) Jaringan Pendidikan Nasional.

Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar NasionalPendidikan dan telah ditetapkan sebagai buku teks pelajaran yang memenuhisyarat kelayakan untuk digunakan dalam proses pembelajaran melaluiPeraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 9 Tahun 2009 tanggal 12Februari 2009.

Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepadapara penulis/penerbit yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanyakepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas olehpara siswa dan guru di seluruh Indonesia.

Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepadaDepartemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (down load),digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat.Namun, untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannyaharus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Diharapkanbahwa buku teks pelajaran ini akan lebih mudah diakses sehingga siswadan guru di seluruh Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada diluar negeri dapat memanfaatkan sumber belajar ini.

Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini.Kepada para siswa kami ucapkan selamat belajar dan manfaatkanlah bukuini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perluditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kamiharapkan.

Jakarta, Juni 2009Kepala Pusat Perbukuan

Kata Sambutan

iv

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa,atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penyusun dapatmenyelesaikan buku Panduan Pembelajaran Kimia XI untukSekolah Menengah Atas dan Madrasah Aliyah.

Buku ini disusun menggunakan pendekatan pembelajarankontekstual (Contextual Teaching and Learning). Materi disajikanmenggunakan bahasa yang mudah dipahami, serta setiap kajiandilengkapi dengan arahan tugas yang dapat dilakukan siswa. Halini dimaksudkan agar siswa dapat membuat hubungan antarapengetahuan yang dimiliki dengan penerapannya dalam kehidupansehari-hari. Soal-soal latihan juga diberikan guna mengetahuisejauhmana siswa mencapai kompetensinya.

Penyusun telah berupaya semaksimal mungkin untuk berkaryadengan harapan buku ini dapat digunakan sebagai pegangan gurudan siswa dalam proses pembelajarannya, khususnya untuk materikimia. Tidak lupa kami ucapkan terima kasih dan rasa penghargaanyang setinggi-tingginya kepada guru dan siswa yang menggunakanbuku ini. Kritik dan saran yang membangun akan sangat membantukami demi kesempurnaan buku ini.

Jakarta, Mei 2007

Penulis

Kata Pengantar

v

Katalog Dalam Terbitan (KDT) .......................................... iiKata Sambutan ................................................................. iiiKata Pengantar ................................................................. ivDaftar Isi .......................................................................... v

Bab I Teori Atom Mekanika Kuantum danBentuk Molekul ................................................... 1A. Teori Atom Mekanika Kuantum ........................... 3B. Konfigurasi Elektron ............................................ 9C. Bentuk Molekul .................................................... 16D.Gaya Antarmolekul .............................................. 23

Bab II Termokimia ......................................................... 31A. Entalpi dan Perubahan Entalpi ............................ 33B. Penentuan Perubahan Entalpi............................. 39C. Energi Bahan Bakar dan Perubahan Entalpi ...... 48

Bab III Laju Reaksi .......................................................... 55A. Konsep Laju Reaksi ............................................. 57B. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi .. 60C. Persamaan Laju Reaksi ....................................... 69

Bab IV Kesetimbangan Kimia .......................................... 81A. Konsep Kesetimbangan ........................................ 83B. Tetapan Kesetimbangan....................................... 89C. Kesetimbangan dalam Industri ............................ 100

Daftar Isi

vi

Evaluasi Semester I .......................................................... 107Bab V Larutan Asam dan Basa ....................................... 113

A. Konsep Asam Basa ............................................... 115B. Sifat Asam dan Basa ............................................ 121C. Reaksi Asam dan Basa......................................... 131

Bab VI Kesetimbangan Ion dalam Larutan ...................... 139A. Larutan Penyangga .............................................. 141B. Hidrolosis Garam ................................................. 150C. Pengendapan dan Hasil Kali Kelarutan............... 157

Bab VII Sistem Koloid ....................................................... 167A. Macam Sistem Koloid ........................................... 169B. Sifat-sifat Koloid ................................................... 174C. Pembuatan Sistem Koloid .................................... 182

Evaluasi Semester II ......................................................... 191Evaluasi Akhir .................................................................. 194Glosarium ......................................................................... 200Daftar Pustaka .................................................................. 203Indeks ......................................................................... 205Lampiran ......................................................................... 207Kunci ......................................................................... 217

•

ψ

= = −

Orbital d mulai terdapat di kulit ketiga (n = 3), sesuai hargal = 2. Ada lima jenis orbital d yang berbeda orientasinya sesuaidengan lima harga m, yaitu

−2 2 2, , , , danxy yz xz x y zd d d d d

↑↓

↑

↑↓

↑↓

↑↓

↑

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑

↑ ↑

↑ ↑ ↑

↑↓ ↑ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓ ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

↑

↑↓

HH

CH

H HH

Cl

ClCl

+ − −−

Δ ΔΔΔ

Δ

ΔΔΔΔΔ

Δ

Δ

→

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

→ Δ

Δ

→ Δ

ΔΔΔΔΔ

ΔΔ

→ Δ

ΔΔΔΔΔ

Δ

→ Δ

ΔΔΔΔΔ

→ Δ

→

Δ

Δ

Δ

Δ

Δ

40 Panduan Pembelajaran Kimia XI SMA/MA

Untuk reaksi yang melibatkan gas, seperti pada reaksipembakaran, kalorimeter yang biasa digunakan disebut kalorimeterbom. Pada kalorimeter bom, reaksi berlangsung dalam sebuah bom(wadah yang terbuat dari baja) yang dibenamkan di dalam air dalambejana kedap panas. Kalorimeter bom dirancang secara khusussehingga sistem berada dalam keadaan terisolasi. Oleh karenaitu, selama reaksi berlangsung dianggap tidak ada kalor yang hilang.

Kalorimeter sederhana dapat dibuat dari dua gelas gabus(Styrofoam) atau plastik, yang dilengkapi dengan termometer danpengaduk. Gabus dan plastik bersifat isolator (tidak menyerap kalor)sehingga selama reaksi berlangsung dianggap tidak ada kalor yanghilang.

Sebanyak 2 g naftalena (C10H8), zat yang berbau tajam danbiasa digunakan untuk mengusir ngengat, dibakar dalamkalorimeter bom. Dari hasil pengamatan, suhu air dalamkalorimeter naik sebesar 5°C. Jika kapasitas kalor kalorimeteradalah 10,17 kJ/°C, tentukanlah perubahan entalpi padareaksi tersebut!Penyelesaian:Diketahui:Massa naftalena (m) = 2 gMassa molar naftalena (Mr) = 128 g/mol

Mol naftalena = 2

mol8

Kapasitas kalor kalorimeter (C) = 10,17 kJ/KPerubahan suhu (ΔT ) = 5°CJawab:Reaksi pembakaran naftalena merupakan reaksi eksotermyang ditunjukkan dengan adanya kenaikan suhu. Untukmenentukan perubahan entalpi pada pembakaran naftalena,dihitung dulu kalor yang diserap oleh kalorimetermenggunakan rumus Q = C × ΔT

Qsistem = Qreaksi + Qkalorimeter = 0Qreaksi = –Qkalorimeter

Qkalorimeter = C × ΔT= 10,17 kJ/K × 5 K= 50,85 kJ

Qreaksi = –50,85 kJ

Contoh Soal 2.1

( )

( )

= × −

= × −

=

→

Δ

Δ

Δ

Δ

→

→ Δ→ Δ

→ Δ→ Δ

→ Δ

Δ

Δ ΔΔ

Δ

Δ Σ Δ Σ Δ

ΔΔΔΔΔ

ΣΣ

→

ΔΔΔΔ

Δ

Δ Σ Δ Σ ΔΔ Δ Δ

Δ

→ Δ→ Δ

→ Δ→ Δ→ Δ

Δ Σ Σ

→

→

Δ Σ Σ

→

ΔΔ

Δ

ΔΔ Δ ΔΔ Δ ΔΔ Δ ΔΔ Δ ΔΔ Δ Δ

Δ

Δ Δ

Δ

→ Δ→ Δ

→ Δ

Δ

→ Δ→ Δ→ Δ

→

→ Δ→ Δ

Δ→

→ Δ→ Δ

→

→ Δ→ Δ

→ Δ

→ Δ→ Δ

→

Δ ΔΔ

→

→

→ Δ→ Δ

→ Δ

ΔΔΔ

Δ

→ Δ→ Δ

Δ→

→

ΔΔ

ΔΔΔ

→

→

→

→

−

ΔΔ

Δ

Δ

→

→

m n

m n

0,24 [0,2] [0,1]0,12 [0,1] [0,1]

kk

=

=

=

→

=

=

=

=

=

[ ]

=

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

→

α),

α

αα

α

α α α α

α) α α

α

α

Δ

Δ

[ ][ ]

=

[ ] = =( )

( ) ( )= =

[ ] = =

Δ

Δ

Δ

→

→

Δ

→

→

→

12

23

23

_

_

_

→Δ→Δ

→

Δ ΔΔΔ Δ ΔΔ Δ ΔΔ Δ ΔΔ Δ ΔΔ Δ Δ

→

Δ

→

Δ→

→

→

=

=

=

=

→ Δ

→

Larutan Asam dan Basa 113

Bab V Larutan Asam danBasa

Tujuan Pembelajaran

Setelah mengikuti pembahasan dalam bab ini, kalian dapat mendeskripsikan teori-teoriasam basa dengan menghitung pH larutan, banyaknya reaksi dan hasil reaksi pada titrasiasam basa, serta menerapkan kurva perubahan harga pH titrasi untuk menjelaskan larutanpenyangga dan hidrolisis.

Sumber gambar: General Chemistry

Setelah peta konsep kalian kuasai, perhatikan kata kunci yang merupakan kuncipemahaman materi dalam bab ini. Berikut ini adalah kata kunci dalam bab V.

Asam kuat Basa kuat Titrasi asam-basa Asam Bronsted IndikatorAsam lemah Basa lemah Titik akhir Asam Lewis pH

Kata Kunci

Peta Konsep

Untuk mempermudah tercapainya tujuan pembelajaran tersebut, perhatikanlahpeta konsep berikut.

LarutanAsam dan Basa

SifatAsam Basa

ReaksiAsam Basa

Asam Kuat

Basa Kuat

Asam Lemah

Basa Lemah

Derajat Keasaman(pH)

pH = -log [H+]

pOH = -log [OH-]

pH = -log aK × HA

pOH=-log bK × BO

Indikator asam basa

Titrasi Asam Basa Kurva Titrasi

meliputi

melalui

membahas

menentukan

ditentukan

rumusnya

digunakan

dibuat

KonsepAsam Basa

Teori Asam Basa Arrhenius

Teori Asam Basa Bronsted Lowry

Teori Asam Basa Lewisberdasarkan

→

−

→

→→

→

→

→

→

→

→

H+ + H N

H

H

H

H N H

H

+

→

+

Cl

B

H

Cl

Cl N H

HH

N

H

H

Cl

B

Cl

Cl

+ −

=

→

124 Panduan Pembelajaran Kimia XI SMA/MA

Konsentrasi ion H+ juga ditentukan dari persamaan tetapankesetimbangan air, yaitu:

Kw = [H+] × [OH-]

10-14 = [H+] × 0,04

[H+] = 2,5 × 10-13 M

Jadi, dalam larutan Ca(OH)2 0,02 M terdapat [H+] sebesar0,04 M dan [OH-] sebesar 2,5 × 10-13 M.

b. Asam Lemah atau Basa Lemah

Kebanyakan senyawa asam atau basa merupakan asam lemahatau basa lemah. Berbeda dengan asam kuat yang terionisasiseluruhnya menjadi ion-ionnya, asam lemah hanya terionisasisebagian di dalam air. Hal itu menunjukkan bahwa dalam ionisasiasam lemah terjadi kesetimbangan antara ion-ion yang dihasilkandengan molekul asam yang terionisasi. Untuk asam lemah,konsentrasi ion hidrogen dalam larutan ditentukan oleh tetapanionisasi asam, yang dilambangkan dengan K a. Jika ditinjau suatuasam lemah monoprotik dalam air, HA yang hanya menghasilkansatu ion hidrogen pada reaksi ionisasinya. Persamaankesetimbangannya sebagai berikut.

HA(aq ) H+(aq ) + A-(aq )

Tetapan ionisasi asam (Ka) dari reaksi ionisasi tersebut adalah:

Berdasarkan persamaan ionisasi asam dapat dilihat bahwa[H+] sama dengan [A-]. Dengan demikian, tetapan ionisasi asammenjadi:

Ka =[H ][A ]

[HA]

+ −

[H+][H+] = Ka×[HA]

[H+]2 = Ka [HA]

[H+]=aK × [HA

Keterangan:

Ka = tetapan ionisasi asam

[HA]= konsentrasi asam lemah

]

Ka =[H ][A ]

[HA]

+ −

Larutan Asam dan Basa 125

Harga Ka menunjukkan kekuatan suatu asam. Semakin besarharga Ka, maka semakin kuat asam tersebut. Sebaliknya, semakinkecil harga Ka, maka semakin lemah asam tersebut. Kekuatanasam juga ditunjukkan oleh derajat ionisasinya, yang dilambangkandengan α. Derajat ionisasi asam lemah bergantung pada harga Kadan konsentrasi larutan asam. Untuk mengetahui hubungan antaraderajat ionisasi, Ka dan konsentrasi asam, kalian tinjau kembalipersamaan kesetimbangan HA.

HA(aq) H+(aq) + A-(aq)konsentrasi mula-mula: a Mterionisasi: a α aα aαkonsentrasi kesetimbangan: (a - aα) aα aα

Pada kesetimbangan, konsentrasi HA dianggap tetap karenakonsentrasi HA yang terionkan sangat sedikit dibandingkan dengankonsentrasi HA yang tidak terionkan, sehingga dari persamaan:

[H+] =

maka, aα = Ka × a

a2α2 =

α2 =

α2 =

didapatkan: α =

Berdasarkan persamaan tersebut, semakin besar konsentrasiHA yang berarti bahwa larutan semakin pekat, maka harga derajationisasinya semakin kecil. Sebaliknya, semakin kecil konsentrasiHA yang berarti bahwa larutan semakin encer, maka derajationisasinya semakin besar.

Selain asam monoprotik, kalian juga telah mengenal asampoliprotik. Bagaimanakah proses ionisasi asam poliprotik? Asampoliprotik adalah asam yang menghasilkan lebih dari satu ionhidrogen dalam larutannya. Sebagai contoh adalah asam karbonat(H2CO3) dan asam fosfat (H3PO4). Asam karbonat dapatmenghasilkan dua ion hidrogen, sedangkan asam fosfat dapatmenghasilkan tiga ion hidrogen. Jadi, proses ionisasi asampoliprotik berlangsung secara bertahap sehingga terdapat lebih darisatu harga Ka. Kita ambil contoh proses ionisasi pada asam karbonat

aK × [HA]

aK × a

a2

K × aa

aKa

aK[HA]

3 atau

2 3

[H ][HCO ]

[H CO ]a1K+

=2-

3

3

[H+] [CO ]

[HCO -]a2K =

= ×

×

α =

α

×

× ×

×

× ×

×

→ →

→ →

→

134 Panduan Pembelajaran Kimia XI SMA/MA

Contoh Soal 5.3

Percobaan

Pada kurva di atas terlihat bahwa titik ekivalen pada saat pHdi bawah 7 yaitu pada pH 5,28. Untuk menunjukkan titik ekivalendapat digunakan indikator metil merah (trayek pH= 4,2 - 6,3).

Larutkan HCl 0,4 M dititrasi dengan larutan NaOH. Ternyatatitik akhir titrasi tercapai bila 25 mL larutan HCl memerlukan100 mL larutan NaOH. Tentukan molaritas larutan NaOH!Penyelesaian:Vasam = 25 mLVbasa = 100 mLMasam = Vbasa × Mbasa

0,4 × 25 = 100 × Mbasa

Mbasa = 25 0,4

100Mbasa = 0,1 M

Untuk lebih menumbuhkan semangat inovasi, kreativitas, danberpikir kritis, lakukanlah percobaan berikut.

Tujuan:Menenukan molaritas larutan asam dengan cara titrasi asamoleh basa yang sudah diketahui molaritasnya.

Alat:1. Buret dan statif2. Gelas ukur3. Erlenmeyer 3 buah4. Pipet

Bahan:1. Larutan NaOH 0,1 M secukupnya.2. Larutan HCl M, sebanyak 30 mL.3. Indikator fenolftaleinCara Kerja:1. Isikan larutan NaOH 0,1 M ke dalam buret.

2. Ukur masing-masing 10 mL larutkan HCl M ke dalam3 buah erlenmeyer.

3. Teteskan 2 tetes indikator fenolftalein ke dalam masing-masing erlenmeyer.

→

→

→

→

→

→

→

→

×

Kesetimbangan Ion dalam Larutan 145

Secara umum, harga pH larutan penyangga dari campuranasam lemah (dimisalkan HA) dan basa konjugatnya (A-) hanyadipengaruhi oleh konsentrasi asam lemah dan konsentrasi basakonjugatnya, yang dinyatakan dalam persamaan berikut.

[H+] = Ka [asam]

[basa konj

ug

at]

Jika konsentrasi asam dan basa konjugat dinyatakan dalammol per liter larutan, maka dari persamaan tersebut diperoleh:

[H+] = Ka

mol asam lemah/volumemol basa kon

jugat

t/volume

atau dapat ditulis:

[H+] = Ka mol asam lemah mol basa kon

j

ug

at

Dari persamaan ini, kalian akan dapat menghitung harga pHdari suatu larutan penyangga yang mengandung campuran asamlemah dan basa konjugatnya.

Suatu larutan penyangga dibuat dengan mencampurkan 100

mL larutan CH3COOH 0,1 M dengan 100 mL larutanCH3COONa 0,1 M. Ka CH3COOH = 1,7 × 10-5. Hitung pH larutanpenyangga tersebut!

Penyelesaian:

Untuk menentukan pH larutan penyangga tersebut, kalianhitung dulu mol asam dan basa konjugatnya secarastoikiometri menggunakan rumus n = M × V, maka diperoleh:

mol CH3COOH = M × V= 0,1 mol/L × 100 mL= 10 mmol

mol CH3COONa = 0,1 mol/L × 100 mL= 10 mmol

mol CH3COO- = mol CH3COONa= 10 mmol

Contoh Soal 6.1

mol basa lemah mol asam konjugat

× mol asam lemah mol basa konjugat

→

×

×

× ×

×

→

→

→

→

×

×

×

×

−×

−×

×

××

×

××

+×

×

+×

+×

××

×

×

×

×××××××→×

s mol/L s mol/L s mol/L

×××

××

××

××××

>

×××××

×

××××××

××

⎯⎯⎯⎯⎯→ ←⎯⎯⎯⎯

→

→

→

→

→

→

→

Δ

→Δ

→Δ

ΔΔΔ

→→→

→

Δ

→

Δ

→

Δ

Δ→→

→

ΔΔ

Δ

Δ

Δ

19

Δ

Δ 3

ISBN 978-979-068-717-2 (No. Jld lengkap)ISBN 978-979-068-719-6

Harga Eceran Tertinggi (HET) Rp.11.495,-