reaksi kimia dan susunan berkala print semua

MODUL 12REAKSI KIMIA DAN SUSUNAN BERKALA

Setelah belajar mengenai bentuk atom dan cara atom saling tarik menarik dengan

adanya ikatan kimia, kita akan melihat kereaktivan zat kimia untuk mempelajari bahwa

sifat-sifat kimia dari zat ada hubungannya dengan struktur elektron dan ikatannya. Salah

satu tujuan utama adalah menghubungkan sifat-sifat kimia dan reaksi dari unsur dengan

tempatnya dalam Susunan Berkala. Dengan cara ini, kenyataan dari zat kimia akan lebih

mudah diingat dan susunan berkala akan menjadi petunjuk bagi kita dalam mengikuti arah

kereaktivan kimia.

Reaksi Dari Logam Sebagai Zat Pereduksi

Telah dipelajari bahwa logam adalah unsur dengan energi ionisasi dan elektronegativitas

yang rendah. Logam sangat mudah kehilangan elektron dan sangat sukar untuk

mendapatkannya kembali. Akibatnya bila bereaksi dengan unsur nonlogam akan berbentuk

ion positif (kation) dan dalam proses ini ia akan teroksidasi. Logam dalam berekasi

berperan sebagai zat pereduksi. Sebagai contoh adalah reaksi logam natrium dengan klor

membentuk natrium klorida.

2Na(s) + Cl2(g) 2NaCI(s)

Klor akan mengoksidasi natrium sehingga terbentuk ion Na+, dan dalam proses ini

dikatakan bahwa natrium mereduksi klor menjadi Cl- (anion); klor menjadi oksidator dan

natrium reduktornya.

Kemampuan logam sebagai zat pereduksi tak terbatas pada reaksinya dengan unsur-

unsur nonlogam. Banyak zat-zat lain dapat mengoksidasi logam sehingga logam juga

berperan sebagai reduktor. Dengan mempelajari reaksi-reaksi ini, kita dapat mengurut

logam-logam berdasarkan daya reduksinya.

Reaksi logam dengan asam

Salah satu cara. khas dari logam bertindak sebagai zat pereduksi adalah reaksinya

dengan asam. Contohnya adalah reaksi dari seng dengan asam klorida atau asam. sulfat

Zn(s) + 2HCI(aq) ZnC12(aq) + H2(g)

Zn(s) + H2SO4(aq) ZnSO4(aq) + H2(g) H2(g)

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB

Ir. Nanang Ruhyat MT.K I M I A T E K N I K 1

Hasil akhir dari kedua persamaan ion adalah sama yaitu

Zn(s) + 2H+(aq) Zn2+(aq) + H2(g)

Pada reaksi ini, zat yang dioksidasi adalah seng sedangkan yang direduksi adalah ion

hidrogen. Maka seng adalah reduktor dan ion hidrogen oksidator. (Ingat bahwa dalam

larutan H+ terikat H2O, sehingga yang bereaksi adalah ion hidronium, H30+). Untuk

mudahnya, kita singkat H30+ sebagai H+ karena ion hidrogen merupakan "komponen

aktif dalam ion hidronium.

Dalam larutan air HCI dan H2SO4 , satu-satunya zat pengoksidasi adalah H+, dalam

keadaan biasa baik Cl- atau SO4 2- tak akan direduksi. Asam semacam HCI dan H2SO4,

dimana oksidator yang efektif hanya H+, dinamakan asam bukan pengoksidasi.

(Kedengarannya sangat aneh, sebab asam ini akan mengoksidasi logam, tetapi istilah

ini dipakai untuk membedakan dengan zat-zat lain yang anion dari asamnya merupakan

oksidator juga).

Logam-logam lain yang juga bereaksi dengan asam yang tak mengoksidasi adalah besi,

magnesium dam aluminium. Pada tiap reaksi akan dihasilkan hidrogen dan ion logamnya

dalam larutan.

Fe(s) + 2H+(aq) 4 Fe2+(aq) + H2 (g)

Mg(s) + 2H+(aq) Mg2+(aq) + H2(g)

2Al(s) + 6H+(aq) 2Al3+(aq) + 3H2(g)

Reaksi umum dari logam dengan asam yang tak mengoksidasi

logam + H+ ion logam + H2 (g)

Seperti dikatakan pada paragraf sebelumnya, tak semua logam dapat dioksidasi oleh ion

hidrogen. Dua logam umum termasuk ini adalah ternbaga dan perak. Bila salah satu

logam ini diletakkan dalam larutan HCI, tak akan terjadi reaksi. Ini membuktikan bahwa

beberapa logam seperti tembaga dan perak akan lebih sukar dioksidasi daripada logam

lain, sehingga ion H+ tak dapat mengoksidasinya. Dibutuhkan oksidator yang lebih kuat

daripada H+ untuk mengoksidasi logam-logam tersebut.

Asam yang dapat melarutkan tembaga dan perak adalah asam nitrat, HNO3. Asam ini

adalah salah satu contoh dari asam pengoksidasi, selain ion H+ , larutan asam ini juga

mengandung ion nitrat, suatu oksidator yang lebih hebat dari pada ion H+. Reaksi yang

hebat antara tembaga dan HNO3 pekat diperlihatkan dengan menghasilkan gas merah



coklat yang keluar adalah nitrogen dioksida, NO2, yang terbentuk pada reaksi

Cu(s) + 2NO3-(aq) + 4H+(aq) Cu2+(aq) + 2NO2 (g) + 2H20

Pada reaksi ini ion, 2NO3- direduksi menjadi NO2. Gas H2 tak terbentuk sebab H+ tak

direduksi, ion hidrogennya bergabung dengan H20 yang juga dihasilkan reaksi ini. Bila

NO3- bekerja sebagai oksidator, hasilnya tergantung pada suatu tingkat dari berapa

kepekatan dari asamnya. Misalnya dengan tembaga terjadi reaksi-reaksi berikut

Dengan HNO 3 encer

3Cu(s) + 2 NO3- (aq) + 8H+(aq) 3Cu2+(aq) + 2NO(g) + 4 H20

Dengan HNO 3 pekat

Cu(s) + 2 NO3- aq) + 8H+(aq) Cu2+(aq) + 2NO2(g) + 2 H20

Reaksi yang sama akan terjadi dengan perak. Sekali lagi, tak tergantung dari konsentrasi

HNO3, H2 tetap tak terbentuk pada reaksinya. Sebagai gantinya ion nitrat akan direduksi

menjadi gas NO atau NO2.

Telah dikatakan bahwa asam sulfat adalah salah satu contoh dari asam yang tak

mengoksidasi dan memang demikianlah bila asam sulfat berada sebagai larutan encer

dalam air. Tetapi bila larutan asamnya pekat dan panas maka dapat bekerja sebagai

oksidator. Misalnya asam sulfat pekat dan panas akan bereaksi dengan tembaga sebagai

berikut:

Cu + 2H2SO4 + kalor CuSO4 + S02 + 2 H20

Hasil akhir persamaan ionnya

Cu(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) Cu2+ + S02(g) + 2H20

Perhatikan bahwa dalam hal ini ion sulfat, SO42-yang akan direduksi menjadi S02 bukan

H+.

Kecenderungan logam untuk bereaksi dengan asam-asam memberikan suatu cara

kasar untuk membagi logam-logam berdasarkan kemampuannya untuk bekerja sebagai

reduktor. Logam-logam seperti seng, besi, magnesium dan aluminium yang dapat

bereaksi dengan ion H+, lebih mudah dioksidasi sehingga merupakan reduktor yang

lebih baik daripada seng dan perak, yang tak bereaksi dengan asam-asam bukan

pengoksidasi. Tetapi bagaimana cara membedakan antara logam-logam Zn, Fe, Mg dan

Al dan bagaimana bila dibandingkan dengan Cu dan Ag dalam hal kemampuannya

sebagai zat pereduksi?



Deret aktivitas logam

Reaksi dari suatu asam dengan logam merupakan sifat dari reaksi kimia dari golongan

yang lebih luas dimana suatu unsur akan menggantikan unsur lainnya dari suatu

senyawa. Ada yang menyebutnya sebagai reaksi pergantian tunggal. Contoh lain dari

reaksi semacam ini adalah perubahan yang terjadi bila sebatang logam seng dimasukkan

ke dalam

Reaksi antara seng dan ion tembaga.): Batang seng dengan gelas kimia yang mengandung

larutan tembaga sulfat.: Ketika seng dimasukkan ke dalam larutan tembaga sulfat, ion-

ion tembaga direduksi menjadi logam Cu sedangkan sengnya larut.: Sesudah

beberapa waktu kelihatan seng akan dilapisi oleh tembaga yang berwarna merah coklat.

Perhatikan bahwa warna biru dari larutan CuSO4 akan berkurang.

larutan yang mengandung tembaga sulfat, sesudah beberapa waktu terlihat pada batang

seng ada pelekatan dari seng yang berwarna merah coklat, sedangkan warna biru dari

tembaga akan memucat. Bila larutannya dianalisis, ternyata akan mengandung seng. Ha-

sil akhir reaksi ion yang terjadi

Zn(s) + Cu2+(aq) Cu(s) + Zn2+(aq)

Terlihat bahwa reaksinya sama dengan reaksi antara seng

dan ion hidrogen

Zn(s) + 2H+(aq) H2(g) +,Zn 2+(aq)

Reaksi seperti seng dengan ion tembaga ini memungkinkan kita untuk membuat

muatan logam-logam berdasarkan daya oksidasinya. Misalnya baru saja kita lihat bahwa

seng dapat mereduksi ion tembaga dalam larutan. Tetapi bila kita memasukkan batang

tembaga ke dalam larutan yang mengandung ion Zn +2, tak terjadi reaksi apa-apa.

Cu(s) + Zn2+(aq) Tak ada reaksi

Jadi, seng dapat menggantikan tembaga dari senyawanya, tetapi tembaga tak dapat

menggantikan seng dari senyawanya.

Walaupun logam seng akan menggantikan tembaga dari larutan yang mengandung

ion Cu+2, tetapi logam tembaga tak akan menggantikan ionZn+2 dari larutannya. Terlihat

di sini bahwa lempeng tembaga tak mengalami perubahan sesudah dimasukkan ke dalam

larutan seng sulfat



Dengan perkataan lain, seng secara sukarela akan memberikan elektronnya

kepada ion tembaga, tetapi tembaga tak mau memberikan elektronnya kepada

ionseng. Berarti seng lebih mudah dioksidasi dari pada tembaga. (Juga telah

dibuktikan dengan pengarah ion H+ pada logam seng dan tembaga)

Dengan membandingkan kemampuan logam-logam untuk menggantikan logam

lain dari senyawanya, kita dapat membuat deretan logam berdasarkan penurunan

daya teroksidasinya. Misalnya: reaksi -reaksi percobaan berikut ini -

Fe(s) + Pb2+(aq) Fe2+(aq) + Pb(s)

Mg(s) + Fe2+(aq) Mg2+(aq) + Fe(s)

Pb(s) + Cu2+(aq) Pb2+(aq) + Cu(s)

Dari reaksi-reaksi diatas dapat disimpulkan bahwa (1) Besi lebih mudah dioksidasi

daripada timah hitam (Pb).(2) Magnesium lebih mudah dioksidasi daripada besi berarti

magnesium juga lebih mudah dioksodasi daripada timah hitam.(3) Timah hitam lebih

mudah dioksidasi daripada tembaga. Sehingga deret penurunan kemudahan dioksidasi

adalah:

M g > F e > P b > C u

Daftar deret logam-logam yang dibuat berdasarkan cara ini disebut deret keatifan. Daftar

yang lebih lengkap diberikan pada tabel berikut:

L o g a m

Pe

nu

run

L i L i + + e -

Ke

na

ika

L i t h i u m L i L i + + e -

C e s i u m C a C e + + e -



R u b i d i u m R b R b + + e -

P o t a s i u m K K + + e -

B a r i u m B a B a + + + 2 e -

S t r o n t i u m S r S r + + + 2 e -

C a l s i u m C a C a + + + 2 e

S o d i u m N a N a + + e

M a g n e s i u m M g M g + + + 2 e

Z i n c Z n Z n + + + 2 e

C h r o m i u m C r C r + + + + 3 e

I r o n F e F e + + + 2 e

C a d m i u m C d C d + + + 2 e

C o b a l t C o C o + + + 2 e

N i c k e l N i N i + + + 2 e

T i n S n S n + + + 2 e

L e a d P b P b + + + 2 e

H y d r o g e n H 2 2 H + + 2 e

C o p p e r C u C u + + 2 e

S i l v e r A g A g + + + 2 e

M e r c u r y H g H g + + + 2 e

P l a t i n u m P t P t + + + 2 e

G o l d A u A u + + + + 3 e

L o g a m - logam yang berada di atas yang paling mudah dioksidasi; sedangkan yang di

bawah paling sukar dioksidasi. Perhatikan bahwa logam-logam alkali dan alkali tanah

berada di atas, berarti mudah dioksidasi. Dan logam-logam mulia berada di bawah, jadi



sukar dioksidasi.

Deret keaktivan juga dapat,dipakai sebagai pembanding untuk kemudahan dari ion-ion

logam untuk direduksi. Bila suatu logam sukar dioksidasi, maka kationnya mudah

direduksi. Misalnya logam emas sangat sukar dioksidasi tetapi ionnya Au+3 sangat mudah

direduksi.

Salah satu kegunaan dari deret keaktivan ini ialah kita dapat menggunakan untuk

menentukan hasil reaksi penggantian tunggal. Tiap logam dalam daftar ini dapat

menggantikan logam di bawahnya dari persenyawaannya. Misalnya, magnesium berada

di atas besi dalam deret ini. Artinya magnesium akan mudah dioksidasi sedangkan

besinya akan direduksi. Jika logam magnesium ditempatkan dalam larutan senyawa besi,

magnesium itu akan dioksidasi dan ion besi akan direduksi. Setelah reaksi selesai,

larutannya akan mengandung senyawa besi.

Deret keaktifan juga dapat digunakan untuk meramalkan reaksi kimia. Misalnya apa yang

terjadi bila sepotong timbal (Pb) dimasukkan ke dalam larutan alumunium sulfat. Dalam

deret keaktifan, ternyata timbal berada di bawah alumunium, berarti logam timbal tidak

dapat mereduksi logam alumunium, sehingga reaksi berikut tidak akan terjadi.

Pb (s) + Al3+ Tak terjadi

Lain halnya bila sepotong logam krom dimasukkan ke dalam larutan perak nitrat. Logam

krom dalam deret keaktifan berada di atas logam perak sehingga logam krom dapat

mereduksi logam ion perak sesuai reaksi berikut:

Cr (s) + Ag+ (s) Cr3+ (s) + Ag (s)

Perlu diketahui bahwa hydrogen juga berada dalam deret kektifan logam, dimana letaknya

merupakan batas dari logam-logam yang dapat dioksidasi oleh ion hydrogen. Setiap

logam yang letaknya di atas hidroogen dapat mereduksi ion H+ untuk membentuk H2,

sehingga semua logam diatas hydrogen dapat bereaksi dengan asam yang tak

menhoksidasi seperti HCl.

Kecenderungan Berkala Dalam Reaktifitas Logam-logam

Bila kita menggunakan istilah reaktivitas dalam menggambarkan sifatsifat dari logam-

logam; berarti mudah atau sukarpya logam tersebut melepaskan elektron untuk menjadi

kation. Suatu logam yang reaktif adalah logam yang mudah melepaskan elektronnya berarti

mudah dioksidasi.

Deret aktivitas yang dibicarakan sebelum ini membuat peringkat logam berdasarkan



reaktivitasnya. Walaupun deret ini berguna untuk menjawab soal-soal seperti dua contoh

soal sebelumnya, tetapi sering hanya berguna untuk mengetahui keragaman reaktifitas

logam-logam dalam susunan berkala---untuk mengetahui penempatan lokasi dari logam-

logam yang reaktif dan yang tidak reaktif. Kecenderungan berkala semacam ini

digambarkan pada susunan berkala unsur-unsur.

Dalam tabel susunan berkala unsur-unsur, terlihat bahwa kecenderungan dalam

reaktivitas secara kasar akan sejajar dengan keragaman dalam energi ionisasi, hal ini tak

mengherankan karena, ketika bereaksi, logam akan kehilangan elektronnya. Tetapi

kesejajaran hanyalah perkiraan, karma energi ionisasi berlaku bagi atom gas-gas yang

terisolasi yang membentuk ion gas-gas yang juga terisolasi. Pada reaksi kimia, logam-

logarn biasanya bereaksi sebagai zat padat dan menghasilkan ion dalam larutan sehingga

energi ionisasi hanya termasuk salah sate faktor saja.

Perhatikan bahwa unsur-unsur yang paling reaktif berada pada golongan IA dan IIA.

Unsur-unsur golongan IA dan IIA pada deret aktivitas terletak di atas. Juga perhatikan

bahwa logam-logam yang paling kurang reaktif tempatnya berdekatan dalam periode 6 di

sebelah kanan dari pusat tabel susunan berkala dalam daerah logam transisi.

Kegunaan dari logam untuk dioksidasi adalah suatu sifat yang sangat penting. Banyak

kegunaan dalam praktek dari unsur-unsur tergantung dari mudah atau sukamya sifat

oksidasi ini. Hal ini disebabkan karena oksidasi udara pada logam-logam yang dinamakan

korosif akan menghasilkan zat yang tak mempunyai lagi sifat-sifat logam. Korosif atau

karatan akan menghilangkan sifat-sifat yang diinginkan dari logam. Oleh karena itu,

logam-logam yang sangat reaktif seperti yang terletak pada golongan IA dalam praktek tak

digunakan, lagi pula tak ada yang perlu diletakkan pada udara terbuka.

Logam yang kemudahan untuk dioksidasinya sedang-sedang saja seperti besi misalnya

karena sifat-sifat fisiknya sangat diinginkan dapat dipakai. Tetapi bila akan terjadi keadaan

yang membuat karatan, logam tersebut harus dilindungi. Jumlah biaya yang besar

setiap tahun dikeluarkan untuk melapisi baja yang dibuat jembatan agar tidak berkarat.

Untuk logam-logam yang dapat mereduksi ion H+ menjadi H2 (yaitu yang dapat bereaksi

dengan asam-asam yang tak mengoksidasi), ada kesejajaran yang menarik antara

kemudahannya untuk dioksidasi dan kehebatan reaksinya dengan ion-ion hidrogen

umumnya, makin mudah logam teroksidasi, lebih cepat H2 akan dikeluarkan (suhu dan

konsentrasi dibuat konstan). Reaksi umumnya sama; logam akan kehilangan elektron

menjadi kation, sedangkan ion H+ akan direduksi menjadi H2. Misalnya



M(s) + 2H+(aq) M2+(aq) + H2(9)

dimana M adalah logam seperti Fe, Zn atau Mg. Walaupun hasil reaksinya sama, tapi

kecepatan reaksinya berbeda. Perbedaan ini disebabkan karena magensium lebih mudah

dioksidasi daripada seng dan seng sendiri lebih mudah dioksidasi dari pada besi.

Kesejajaran ini hanya prakiraan, jadi kita tidak dapat benar-benar menggunakannya untuk

menggantikan deret aktivitas dalam memperingkatkan logam menurut mudahnya mereka

teroksidasi.

Dari semua logam, golongan IA adalah yang paling mudah dioksidasi. Sehingga berbahaya

bila kita meletakkan logam-logam alkali seperti natrium dan kalium dalam asam klorida

karena akan terjadi reaksi ledakan yang hebat. Logam-logam ini karena energi ionisasinya

sangat rendah, maka mudah sekali dioksidasi oleh suatu sumber proton sehingga logam-

logam ini, akan bereaksi secara hebat dengan air dan menghasilkan gas hidrogen. Untuk

natrium reaksinya adalah:

2Na(s) + 2H20 (l) 2Na+(aq) + 20H-(aq) + H2(g).

REFERENSI :

1. Chemistry, Reactions, Structure, and Properties., Clyde R.Dilliard & David

E.Goldberg

2. Kimia Universitas, Asas & Struktur,. James E. Brady



reaksi kimia dan susunan berkala print semua

Documents