SMA Kelas X

Direktorat Pembinaan SMK Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia 2016

KIMIA

SMK TEKNOLOGI REKAYASA

Penulis:

Bayu Triwibowo

Catur Rini Widyastuti

Hak Cipta pada Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan

Dilindungi Undang-Undang

Penulis:

Bayu Triwibowo

Catur Rini Widyastuti

2017

Disusun dengan huruf Times New Roman, 12 pt

Milik Negara

Tidak Diperdagangkan

Kotak Katalog dalam terbitan (KDT)

i

KATA PENGANTAR

Undang-Undang Dasar Negara Republik Indonesia Tahun 1945 Pasal 31 ayat (3)

mengamanatkan bahwa Pemerintah mengusahakan dan menyelenggarakan satu sistem

pendidikan nasional, yang meningkatkan keimanan dan ketakwaan serta akhlak mulia

dalam rangka mencerdaskan kehidupan bangsa, yang diatur dengan undang-undang. Atas

dasar amanat tersebut telah diterbitkan Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 20

Tahun 2003 tentang Sistem Pendidikan Nasional

Implementasi dari undang-undang Sistem Pendidikan Nasional tersebut yang

dijabarkan melalui sejumlah peraturan pemerintan, memberikan arahan tentang perlunya

disusun dan dilaksanakan delapan standar nasional pendidikan, diantaranya adalah

standar sarana dan prasarana. Guna peningkatan kualitas lulusan SMK maka salah satu

sarana yang harus dipenuhi oleh Direktorat Pembinaan SMK adalah ketersediaan bahan

ajar siswa khususnya bahan ajar Peminatan C1 SMK sebagai sumber belajar yang

memuat materi dasar kejuruan

Kurikulum yang digunakan di SMK baik kurikulum 2013 maupun kurikulum

KTSP pada dasarnya adalah kurikulum berbasis kompetensi. Di dalamnya dirumuskan

secara terpadu kompetensi sikap, pengetahuan dan keterampilan yang harus dikuasai

peserta didik serta rumusan proses pembelajaran dan penilaian yang diperlukan oleh

peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diinginkan. Bahan ajar Siswa Peminatan

C1 SMK ini dirancang dengan menggunakan proses pembelajaran yang sesuai untuk

mencapai kompetensi yang telah dirumuskan dan diukur dengan proses penilaian yang

sesuai.

Sejalan dengan itu, kompetensi keterampilan yang diharapkan dari seorang

lulusan SMK adalah kemampuan pikir dan tindak yang efektif dan kreatif dalam ranah

abstrak dan konkret. Kompetensi itu dirancang untuk dicapai melalui proses

pembelajaran berbasis penemuan (discovery learning) melalui kegiatan-kegiatan

berbentuk tugas (project based learning), dan penyelesaian masalah (problem solving

based learning) yang mencakup proses mengamati, menanya, mengumpulkan informasi,

mengasosiasi, dan mengomunikasikan. Khusus untuk SMK ditambah dengan

kemampuan mencipta . Bahan ajar ini merupakan penjabaran hal-hal yang harus

dilakukan peserta didik untuk mencapai kompetensi yang diharapkan. Sesuai dengan

pendekatan kurikulum yang digunakan, peserta didik diajak berani untuk mencari

sumber belajar lain yang tersedia dan terbentang luas di sekitarnya. Bahan ajar ini

ii

merupakan edisi ke-1. Oleh sebab itu Bahan Ajar ini perlu terus menerus dilakukan

perbaikan dan penyempurnaan.

Kritik, saran, dan masukan untuk perbaikan dan penyempurnaan pada edisi

berikutnya sangat kami harapkan; sekaligus, akan terus memperkaya kualitas penyajian

bahan ajar ini.Atas kontribusi itu, kami ucapkan terima kasih. Tak lupa kami

mengucapkan terima kasih kepada kontributor naskah, editor isi, dan editor bahasa atas

kerjasamanya. Mudah-mudahan, kita dapat memberikan yang terbaik bagi kemajuan

dunia pendidikan menengah kejuruan dalam rangka mempersiapkan Generasi Emas

seratus tahun Indonesia Merdeka (2045).

Jakarta, Agustus 2017

Direktorat Pembinaan SMK

iii

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ...................................................................... Error! Bookmark not defined.

Daftar Isi ............................................................................................................................ iiii

Daftar Gambar .................................................................................................................... iv

Daftar Tabel ....................................................................................................................... ivi

Pendahuluan ...................................................................................................................... ivii

BAB 1 KONSEP MOL DAN HUKUM–HUKUM DASAR KIMIA DALAM

PERHITUNGAN ................................................................................................................ 1

A. Massa Molekul Relatif .................................................. Error! Bookmark not defined.

B. Persamaan Reaksi .......................................................... Error! Bookmark not defined.

C. Hukum Dasar Kimia ....................................................................................................... 9

D. Rumus Empiris dan Rumus Molekul ........................................................................... 18

E. Senyawa Hidrat (Air Kristal) ........................................................................................ 20

F. Konsep Mol .................................................................................................................. 22

G. Konsentrasi Larutan ..................................................................................................... 26

H. Perhitungan Kimia ....................................................................................................... 28

MENGENAL PARA TOKOH PENEMU HUKUM DASAR KIMIA ............................. 31

UJI KOMPETENSI .......................................................................................................... 36

BAB 2 ELEKTROKIMIA ................................................................................................ 44

A. Sel Volta ....................................................................................................................... 45

B. Elektrolisis .................................................................................................................... 62

C. Korosi ........................................................................................................................... 68

MENGENAL PARA TOKOH PENEMU HUKUM DASAR KIMIA ............................. 77

UJI KOMPETENSI .......................................................................................................... 91

BAB 3 KONSEP REAKSI KIMIA .................................................................................. 99

A. Asam dan Basa ........................................................................................................... 989

B. Reaksi Reduksi dan Reaksi Oksidasi ..................................................................... 13836

UJI KOMPETENSI ........................................................................................................ 143

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 14950

GLOSARIUM ................................................................................................................. 150

INDEX ...................................................................................................................... 150155

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Peta konsep .................................................................................................... 2

Gambar 1.2. Penimbangan dalam pengukuran massa atom ................................................ 2

Gambar 1.3. Proses fotosintesis tumbuhan ......................................................................... 8

Gambar 1.4. Antoine Laurent Lavoisier ............................................................................ 10

Gambar 1.5. Percobaan Lavoisier ..................................................................................... 11

Gambar 1.6. Joseph Louis Proust...................................................................................... 11

Gambar 1.7. Dalton ........................................................................................................... 14

Gambar 1.8. Gay Lussac ................................................................................................... 16

Gambar 1.9. Skema hubungan antara jumlah mol dengan jumlah partikel ..................... 23

Gambar 1.10. Antoine Laurent Lavoisier .......................................................................... 31

Gambar 1.11. Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro ............................................... 34

Gambar 2.1. Peta konsep .................................................................................................. 44

Gambar 2.2. Rangkaian Sel Galvani atau Sel Volta ......................................................... 46

Gambar 2.3. Sel galvani atau sel volta antara Zn dan Larutan CuSO4 ............................. 47

Gambar 2.4. Susunan baterai kering ................................................................................ 57

Gambar 2.5. Susunan baterai alkalin ............................................................................... 58

Gambar 2.6. Susunan baterai kancing ............................................................................. 58

Gambar 2.7. Korosi pada pagar ....................................................................................... 68

Gambar 2.8. Proses korosi pada material logam ............................................................. 69

Gambar 2.9. Korosi permukaan ....................................................................................... 71

Gambar 2.10. Korosi Galvanis .......................................................................................... 71

Gambar 2.11. Korosi Tegangan ........................................................................................ 72

Gambar 2.12. Korosi celah .............................................................................................. 72

Gambar 2.13. Korosi sumuran ......................................................................................... 73

Gambar 2.14. Korosi erosi ............................................................................................... 74

Gambar 2.15. Korosi pelarutan selektif ........................................................................... 74

Gambar 2.16. Korosi antar batas butir............................................................................. 76

Gambar 2.17. Svente Arrhennius ..................................................................................... 77

Gambar 2.18. Laboratorium Arrhenius ............................................................................ 78

Gambar 2.19. Johannes Nicolaus Brønsted ..................................................................... 81

Gambar 2.20. University of Copenhagen ........................................................................ 83

v

Gambar 2.21. Thomas Martin Lowry ............................................................................... 84

Gambar 2.22. Gilbert Newton Lewis ................................................................................ 87

Gambar 3.1. Peta konsep .................................................................................................. 99

Gambar 3.2. Bahan Makanan yang Mengandung Asam ................................................. 100

Gambar 3.3. Produk Bersifat Basa dalam Kehidupan Sehari-hari ................................... 101

Gambar 3.4. Garam ......................................................................................................... 101

Gambar 3.5. Teori Asam Lewis ........................................................................................ 105

Gambar 3.6. Teori Asam Basa Lewis ............................................................................... 106

Gambar 3.7. Asam Anorganik dan Asam Organik ........................................................... 108

Gambar 3.8. Kertas Lakmus ........................................................................................... 115

Gambar 3.9. Identifikasi Kertas Lakmus .......................................................................... 115

Gambar 3.10. Sumber Indikator Alami ........................................................................... 116

Gambar 3.11. Indikator pH Kertas .................................................................................. 117

Gambar 3.12. Skala pH Berdasarkan Warna ................................................................... 117

Gambar 3.13. Warna Larutan Indikator pH .................................................................... 118

Gambar 3.14. Indikator PP berwarna pink saat basa dan tak berwarna saat asam ....... 118

Gambar 3.15. pH Meter .................................................................................................. 119

Gambar 3.16. Skala Kesetimbangan Asam Basa ............................................................. 123

Gambar 3.17. Metode Titrasi .......................................................................................... 126

Gambar 3.18. Titik Ekuivalen Titrasi ............................................................................... 127

Gambar 3.19. Kurva titrasi asam kuat (titrat) dengan basa kuat (titran) ....................... 128

Gambar 3.20. Kurva titrasi asam lemah dengan basa kuat ............................................ 129

Gambar 3.21. Kurva titrasi asam kuat dengan basa lemah ............................................ 130

Gambar 3.22. Kurva titrasi asam lemah dengan basa lemah ......................................... 130

Gambar 3.23. Penerapan asam basa dalam bidang pertanian ....................................... 135

Gambar 3.24. Bahan untuk menetralkan pH Basa .......................................................... 139

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Hasil Penelitian Proust ...................................................................................... 12

Tabel 1.2 Perbandingan Nitrogen dan Oksigen dalam Senyawanya ................................ 15

Tabel 1.3.Data penelitian Gay Lussac .............................................................................. 16

Tabel 1.4 Beberapa Data Hasil Percobaan Volume Gas Yang Bereaksi .......................... 16

Tabel 1.5 Beberapa Contoh Senyawa Hidrat .................................................................... 21

Tabel 1.6 Massa Molar Beberapa Zat ............................................................................... 22

Tabel 2.1 Deret volta ........................................................................................................ 50

Tabel 2.2 Nilai Potensial Standar Elektroda ..................................................................... 53

Tabel 3.1 Senyawa Asam Lemah dan Asam Kuat .......................................................... 109

Tabel 3.2 Senyawa Basa Lemah dan Basa Kuat ............................................................. 111

Tabel 3.3 Hasil Pengamatan Beberapa Indikator Asam Basa Alami .............................. 116

Tabel 3.4 Indikator Asam Basa ....................................................................................... 120

vii

PENDAHULUAN

A. Deskripsi

Buku Kimia untuk SMK Teknologi dan Rekayasa Kelas X terdiri dari dua modul,

yaitu modul 1 untuk semester 1 dan modul 2 untuk semester 2. Modul ini merupakan

modul 2, yang akan mempelajari konsep-konsep dasar ilmu kimia, meliputi Reaksi

Oksidasi Reduksi; Hukum Dasar Ilmu Kimia dan Hitungan Kimia; serta Elektrokimia.

B. Prasyarat

Untuk mempelajari modul ini tidak diperlukan prasyarat mata pelajaran tertentu.

C. Petunjuk Penggunaan Modul

• Pelajari daftar isi serta peta konsep tiap materi dengan cermat dan teliti, untuk

mengetahui kedudukan tiap konsep.

• Perhatikan langkah-langkah dalam melakukan pekerjaan dengan benar untuk

mempermudah dalam memahami suatu proses pekerjaan, sehingga diperoleh hasil

yang maksimal.

• Pahami setiap materi teori dasar yang akan menunjang penguasaan suatu pekerjaan

dengan membaca secara teliti. Apabila terdapat evaluasi, maka kerjakan evaluasi

tersebut sebagai sarana latihan.

• Jawablah tes formatif dengan jawaban yang singkat dan jelas serta kerjakan sesuai

dengan kemampuan Anda setelah mempelajari modul ini.

• Bila terdapat penugasan, kerjakan tugas tersebut dengan baik dan jika perlu

konsultasikan hasil tersebut pada guru atau instruktur.

• Catatlah kesulitan yang Anda dapatkan dalam modul ini untuk ditanyakan pada guru

pada saat kegiatan tatap muka. Bacalah referensi yang lain yang berhubungan

dengan materi modul agar Anda mendapatkan pengetahuan tambahan.

D. Tujuan Akhir

Setelah mempelajari modul ini diharapkan anda dapat:

1. Menjelaskan tentang konsep Reaksi Oksidasi Reduksi

2. Menjelaskan tentang konsep Hukum Dasar Ilmu Kimia dan Hitungan Kimia

3. Menjelaskan tentang konsep Elektrokimi

1

BAB 1

KONSEP MOL DAN HUKUM–HUKUM DASAR KIMIA

DALAM PERHITUNGAN

Gambar 1.1. Peta konsep konsep mol dan hukum-hukum dasar kimia dalam perhitungan

Setelah mempelajari bab 1 ini, saudara diharapkan dapat menjelaskan tentang

massa molekul relatif, persamaan reaksi umum, persenyawaan hidrat, perhitungan konsep

larutan hingga hukum-hukum dasar kimia yang mendasari materi itu semua.

A. MASSA RELATIF

Pada awal Abad-20 telah ditemukan peralatan yang sangat peka. Hal tersebut

menyebabkan para ahli kimia melakukan percobaan tentang massa satu atom.

Berdasarkan percobaan, dihasilkan hasil pengukuran untuk:

1. Massa satu atom H= 1,66 x 10-24 gram

2. Massa satu atom O= 2,70 x 10-23 gram

3. Massa satu atom C= 1,99 x 10-23 gram

Konsep mol

Massa

molekul

relatif

Persamaan

reaksi

Hukum-

hukum

dasar

kimia

Rumus

empiris

dan

rumus

moleku

l

Senyawa

hidrat

Konsentra

si larutan

Perhitung

an kimia

Mol dan

fraksi

Molalitas Molaritas

2

Dari data tersebut dapat dilihat bahwa massa satu atom sangatlah kecil. Para

ilmuwan sepakat menggunakan besaran Satuan Mass (sma) atau Atomic Massa Unit

(amu) atau biasanya disebut juga satuan Dalton. Ukuran atom kecil sekali sehingga tidak

memungkinkan menentukan massa atom dengan cara menimbangnya dengan neraca.

Sumber: http://chemistryeducenter.blogspot.co.id

Gambar 1.2. Penimbangan dalam pengukuran massa atom

Para Ilmuwan atau yang ahli di bidang kimia menggunakan isotope karbon C-12

sebagai standar dengan massa atom relative sebesar 12. Massa atom relatif tersebut

menyatakan perbandingan massa rata–rata satu atom suatu unsur terhadap 1/12 massa

atom C-12. Pernyataan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:

1 satuan massa atom (amu)= 1/12 massa 1 atom C-12

Contoh soal 1:

Massa atom rata–rata oksigen sebesar 1,33 kali massa atom karbon C-12. Maka massa

atom relative dari oksigen adalah...

Jawab:

ArO = 1,33 x Ar C-12

= 1,33 x 12

= 15,96

3

Para ilmuwan membandingkan massa atom yang berbeda–beda dengan

menggunakan skala massa atom relatif dengan “Ar”.

Para ahli membuat kesepakatan untuk menggunakan C-12 atau isotope 12C sebagai

standar karena mempunyai kestabilan inti yang inert dibanding dengan atom lainnya.

Massa atom relatif suatu unsur (Ar) merupakan bilangan yang menyatakan perbandingan

massa satu atom tersebut dengan 1/12 massa satu atom C-12.

Apabila pernyataan tersebut dituliskan dalam persamaan yaitu sebagai berikut:

ArX=massa atom rata-rata X

112

massa atom karbon-12

Contoh soal 2:

Apabila diketahui massa 1 atom oksigen 2,7 x 10-23 gram, Ar atom O apabila massa atom

C=1,99 x 10-23 gram adalah…

Jawab:

Ar atom O = massa 1 atom O

1

12massa 1 atom karbon C-12

=2,7 x 10-23

1

12x 1,99 x 10-23

=16,283

Besarnya harga Ar juga ditentukan oleh harga rata–rata isotop tersebut. Sebagai

contoh, di dalam terdapat 35Cl dan 37Cl dengan perbandingan 75% dan 25% maka Ar Cl

dapat dihitung dengan cara:

Ar Cl = (75% x 35) + (25% x 37)

= 35,5

Ar merupakan angka perbandingan sehingga tidak mempunyai satuan.

Molekul merupakan gabungan dari beberapa unsur dengan perbandingan tertentu.

Unsur–unsur yang sama bergabung membentuk molekul unsur, sedangkan unsur–unsur

yang berbeda membentuk molekul senyawa. Massa molekul relative adalah perbandingan

massa molekul (Mr). Massa molekul relatif adalah perbandingan massa molekul unsur

atau senyawa terhadap 1/12 x massa atom C-12. Secara matematis dapa dinyatakan

menjadi:

Mr (unsur)=massa molekul unsur

112

x massa atom karbon-12

4

Mr (senyawa)=massa molekul senyawa

112

x massa atom karbon-12

Massa molekul dapat dihitung dengan menjumlahkan Ar dari atom-atom

pembentuk molekul tersebut.

Mr= ∑ Ar atom penyusun

Contoh:

Mr H2O = (2 x Ar H) + (1 x Ar O)

= (2 x 1) + (1 x 16)

= 18

Mr (NH4)2SO4 = (2 x Ar N) +(8 x Ar H) + (1 x Ar S) + (4 x Ar O)

= (2 x 14) + (8 x 1) + (1 x 32) + (4 x 16)

= 28 + 8 + 32 + 64

= 132

SOAL LATIHAN

Hitunglah massa molekul relatif senyawa- senyawa berikut:

1. SO3 6. Na2CO3

2. CO2 7. Ca3(PO4)2

3. NH3 8. CaC2O4

4. CH4 9. urea

5. Fe2O3 10. Amonium Nitrat

B. PERSAMAAN REAKSI

Persamaan reaksi menggambarkan suatu reaksi kimia yang terdiri atas rumus

kimia pereaksi (reaktan) dan hasil reaksi (produk) disertai koefisiennya masing –

masing.Persamaan reaksi yang sempurna disebut juga persamaan reaksi yang telah

setara.Syarat – syarat suatu persamaan reaksi yang setara adalah sebagai berikut.

1. Jenis unsur–unsur sebelum dan sesudah reaksi selalu sama.

2. Jumlah masing–masing atom sebelum dan sesudah reaksi selalu sama (memenuhi

hukum kekekalan massa).

5

3. Perbandingan koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol (khusus yang

berwujud gas perbandingan koefisien juga menyatakan perbandingan volume

asalkan suhu dan tekanannya sama).

4. Pereaksi (reaktan) dan hasil reaksi (produk) dinyatakan dengan rumus kimia yang

benar. Pada reaksi kimia atau perubahan kimia, zat-zat yang mengalami perubahan

disebut zat pereaksi (reaktan) dan zat-zat hasil perubahan disebut hasil reaksi

(produk).

xA + yB → zC

(zat ruas kiri) (zat ruas kanan)

(reaktan) (produk)

(pereaksi) (hasil reaksi)

Keterangan: x, y z adalah koefisien reaksi.

Wujud zat–zat yang terlibat reaksi harus dinyatakan dalam tanda kurung setelah

rumus kimia.

Dalam rangka penyetaraan persamaan reaksi kita diperbolehkan mengubah jumlah

rumus kimia (jumlah molekul atau satuan rumus) tetapi tidak boleh mengubah rumus

kimia zat–zat yang terlibat persamaan reaksi.Jumlah satuan rumus kimia disebut

koefisien.Selain menggambarkan rumus kimia, persamaan reaksi yang sempurna juga

menunjukkan wujud zat yang terlibat dalam reaks. Wujud zat dalam persamaan reaksi

disingkat dengan:

(s) : solid (zat padat)

(l) : liquid (zat cair)

(aq) : aqueous (larutan dalam air)

(g) : gas

Contoh:

Ca(s) + 2H2O (l) →Ca(OH)2(aq) + H2(g)

Dibaca: unsur kalsium dalam bentuk padat bereaksi dengan dua buah molekul air dalam

bentuk cair menghasilkan kalsium hidroksida (zat terlarut dalam air) dan hidrogen

dalam bentuk gas.

Persamaan reaksi disetarakan terlebih dahulu agar disebut persamaan reaksi yang

sempurna. Beberapa syarat disebut persamaan reaksi setara adalah:

1. Pereaksi dan hasil reaksi dinyatakan dengan rumus kimia yang benar

6

2. Memenuhi hukum kekekalan massa yang ditunjukkan oleh jumlah atom-atom

sebelum reaksi (di sebelah kiri tanda panah) harus sama dengan jumlah atom-

atom sesudah reaksi (di sebelah kanan tanda panah)

3. Wujud zat-zat yang terlibat reaksi harus dinyatakan dalam tanda kurung setelah

rumus.

Contoh soal 3:

Setarakan persamaan reaksi berikut.

a. N2 (g) + H2 (g) → NH3 (g)

b. C2H6 (g) + O2 (g)→ CO2 (g) + H2O (l)

Jawab:

a. N2 (g) + H2 (g) → NH3 (g)

Dapat dilihat bahwa persamaan reaksi tersebut belum setara

➢ Unsur atom N diruas kiri terdapat 2 atom, di ruas kanan terdapat 1 atom N

➢ Unsur atom H diruas kiri terdapat 2 atom, di ruas kanan terdapat 3 atom H

Agar persamaan reaksi tersebut menjadi setara, maka:

➢ Tuliskan angka 2 (sebagai koefisien reaksi) di depan NH3

➢ Tuliskan angka 3 (sebagai koefisien reaksi) di depan H2

Persamaan reaksi akan menjadi:

N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)

b. C2H6 (g) + O2 (g)→ CO2 (g) + H2O (l)

Dapat dilihat bahwa persamaan reaksi tersebut belum setara

➢ Unsur atom C diruas kiri terdapat 2 atom, di ruas kanan terdapat 1 atom C

➢ Unsur atom H diruas kiri terdapat 6 atom, di ruas kanan terdapat 2 atom H

➢ Untuk atom O diruas kiri terdapat 2 atom, di ruas kanan terdapat 3 atom C

Agar persamaan reaksi tersebut menjadi setara, maka:

➢ Tuliskan angka 2 (sebagai koefisien reaksi) di depan CO2

➢ Tuliskan angka 3 (sebagai koefisien reaksi) di depan H2O

➢ Tuliskan angka 7/2 (sebagai koefisien reaksi) di depan O2

Persamaan reaksi akan menjadi:

C2H6 (g) + 7/2 O2 (g)→ 2 CO2 (g) + 3 H2O (l)

Agar koefisien tersebut berupa bilang bulat maka seluruh koefisien dikalikan 2,

persamaan reaksi menjadi:

2 C2H6 (g) + 7 O2 (g)→ 4 CO2 (g) + 6 H2O (l)

7

SOAL LATIHAN

1. Setarakan persamaan reaksi berikut!

a. C3H4 + O2→ CO2 + H2O

b. Fe2O3 + HBr → FeBr3 + H2O

c. Al + HCl → AlCl3 + H2

d. Zn + H2SO4→ ZnSO4 + H2

e. I2 + NaOH → NaI + NaIO3 + H2O

2. Setarakan reaksi berikut!

a. Na (s) + H2O(l) NaOH (aq) + H2 (g)

b. Ba(OH)2 (aq) + P2O5 (s) Ba3(PO4)2(s) + H2O (l)

c. Zn (s) + HNO3 (aq) Zn(NO3)2 (aq) + NH4NO3 (s) + H2O(l)

d. CH4 (g) + O2 (g) CO2 (g) + H2O (g)

e. Fe2O3 (s) + H2SO4 (aq) Fe2(SO4)3 (aq) + H2O (l)

8

PENGETAHUAN UMUM

PERSAMAAN REAKSI DALAM ILMU BIOLOGI

Reaksi Dan Proses Fotosintesis Pada Tumbuhan

Sumber: www.gudangbiologi.com

Gambar 1.3. Proses fotosintesis pada tumbuhan

Fotosintesis merupakan kata yang berasal dari bahasa Yunani, yakni foto dan

synthesis. Foto sendiri diartikan sebagai cahaya sedangkan synthesis merupakan kata

yang bermakna menggabungkan atau penggabungan. Kata fotosintesis sering digunakan

dala lingkup kajian ilmu biologi. Apa sebenarnya fotosintesis tersebut? Secara sederhana,

ia bisa diartikan sebagai proses pembuatan makanan yang dilakukan oleh tumbuhan

berwarna hijau dengan melibatkan cahaya matahari di dalamnya. Selain matahari, proses

fotosintesis ini juga melibatkan beberapa enzim. Proses fotosintesis ini biasa dilakukan

oleh tumbuh-tumbuhan, beberapa jenis alga dan juga bakteri dalam rangka menghasilkan

energi yang akan digunakan dalam berbagai aktifitas. Energi tersebut biasa juga disebut

dengan nutrisi.

Daun pada tumbuhan memiliki fungsi utama yakni sebagai tempat terjadinya

proses fotosintesis. Sebenarnya, fotosintesis tak hanya penting bagi tumbuhan tetapi juga

bagi semua makhluk hidup yang menghuni bumi. Mengapa? Sebab oksigen yang ada di

http://www.gudangbiologi.com/

9

bumi ini sebagian besar diproduksi oleh tumbuhan. Hal inilah yang menjadikan

pepohonan sering dijuluki paru-paru planet bumi. Organisme yang melakukan proses

fotosintesis dikenal dengan nama fototrof. Fotosintesis sebenarnya merupakan salah satu

cara asimilasi karbon sebab pada proses fotosintesis, karbon bebas kemudian diikat

sehingga menjadi gula.

Proses fotosintesis pada terdapat pada tumbuhan hijau yang bersifat autotrof

yakni bisa menyusun makanannya sendiri. Melalui daun, tumbuhan menyerap molekul

karbondioksida juga air dalam rangka menghasilkan gula dan juga oksigen. Kedua

senyawa tersebut kemudian akan digunakan sebagai penyokong pertumbuhannnya.

Adapun persamaan rekaksi yang terjadi dalam proses fotosintesis adalah sebagai berikut:

6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2

Tumbuhan yang melakukan proses fotosintesis memerlukan bantuan cahaya

matahari. Mereka mampu menyerap cahaya tersebut sebab mereka memiliki zat hijau

daun atau klorofil. Klorofil ini sendiri ada di dalam bagian organel bernama kloroplast.

Pada bagian daun tumbuhan, terdapat dua lapisan sel yang dinamai denegan mesofil. pada

bagian ini terdapat kurang lebih setengah juta kloroplast yang tersebar di setiap

millimeter persegi. Cahaya matahari selanjutnya akan melewati lapisan epidermis yang

tanpa warna kemudian melaju menuju mesofil. Pada bagian inilah sebagian besar

kegiatan fotosintesis berlangsung.

C. HUKUM DASAR KIMIA

Terdapat empat hukum dasar kimia yang dipakai dalam perhitungan kimia.

Keempat hukum dasar tersebut adalah sebagai berikut:

1. Hukum Kekekalan Massa.

2. Hukum Perbandingan Tetap.

3. Hukum Perbandingan Berganda.

4. Hukum Perbandingan Volume.

Keempat hukum dasar kimia tersebut akan dijelaskan lebih lanjut dalam bahasan

berikut ini.

10

1. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)

Sumber: id.wikipedia.org

Gambar 1.4. Antoine laurent lavoisier

Hukum kekekalan massa ini ditemukan oleh Antoine Laurent Lavoisier (1743-

1794). Lavoisier adalah seorang ahli kimia yang berkebangsaan Inggris. Dia menyelidiki

hubungan massa zat sebelum dan setelah reaksi. Lavoisier melakukan penelItiannya

dengan cara menimbang zat-zat sebelum bereaksi kemudian menimbang hasil-hasil reaksi

tersebut. Penelitiannya ternyata menghasilkan massa zat sebelum dan setelah bereaksi

selalu sama.

Sumber: id.wikipedia.org Gambar 1.5. Percobaan lavoisier

Penelitian yang dilakukan Lavoisier yaitu mereaksikan cairan merkuri dengan gas

oksigen dalam suatu wadah di dalam ruang tertutup. Reaksi tersebut menghasilkan

merkuri oksida yang berwarna merah. Jika merkuri oksida yang berwarna merah tersebut

11

dipanaskan kembali, senyawa tersebut akan terurai menghasilkan sejumlah cairan

merkuri dan gas oksigen dengan jumlah yang sama seperti semula.

Pada reaksi kimia biasanya disertai perubahan–perubahan materi yang umumnya

berlangsung dalam sistem terbuka. Pada sistem terbuka tersebut, ada hasil reaksi yang

meninggalkan sistem (misalnya pada pembakaran kertas) atau pada proses yang masuk ke

dalam sistem (misalnya pada proses fermentasi aerob yang memerlukan oksigen dari luar

sistem). Hal tersebut menyebabkan seakan–akan massa zat sebelum dan setelah reaksi

menjadi tidak sama. Lavoisier melakukan penelitian yang membuktikan bahwa massa

sebelum dan setelah reaksi adalah sama.

Kesimpulan penelitian Lavoisier menghasilkan hukum yang dikenal dengan

“Hukum Kekekalan Massa”. Hukum tersebut berbunyi:

“Dalam reaksi kimia, massa zat – zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama”

Contoh:

Hidrogen + Oksigen → air

(8g) (64 g) (72 g)

2. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

Sumber: id.wikipedia.org

Gambar 1.6. Joseph louis proust

Senyawa merupakan suatu zat yang dibentuk oleh dua unsur atau lebih, misalnya

senyawa karbondioksida (CO2). Karbondioksida dibentuk oleh dua unsur yaitu unsur

karbon dan unsur oksigen. Untuk menyelidiki perbandingan pada unsur pembentuk

12

senyawa, seorang ahli kimia Perancis yang bernama Joseph Louis Proust (1754–1826)

melakukan penelitian yaitu mencoba menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk

membentuk senyawa air. Hasil dari penelitian Proust dapat dilihat pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1. Hasil Penelitian Proust

Massa Hidrogen

yang Direaksikan

(g)

Massa Oksigen

yang

Direaksikan (g)

Massa Air

yang

Terbentuk (g)

Sisa

Hidrogen

atau Oksigen

(g)

1

2

1

2

8

8

9

16

9

9

9

18

-

1 g hidrogen

1 g oksigen

-

Berdasarkan Tabel 1.1. maka dapat dilihat bahwa untuk setiap 1 gram gas

hidrogen bereaksi dengan 8 gram oksigen menghasilkan 9 gram senyawa air. Hal tersebut

membuktikan bahwa massa hidrogen dan oksigen yang terkandung dalam senyawa air

memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1:8. Perbandingan tersebut berlaku untuk

berapapun banyaknya air yang terbentuk. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh

Proust, terbentuklah suatu teorinya yang sering dikenal dengan sebutan “Hukum

Perbandingan Tetap”. Hukum tersebut berbunyi:

“Perbandingan massa unsur–unsur penyusun suatu senyawa selalu tetap”

Contoh soal 4:

Apabila Kun mereaksikan 8 gram hidrogen dengan 80 gram oksigen, berapa massa air

yang terbentuk?

Jawab:

Perbandingan massa hidrogen dengan oksigen= 1:8.

Perbandingan massa hidrogen dengan oksigen yang dicampurkan= 8:80

Perbandingan massahidrogen dan oksigen adalah selalu tetap, sehingga untuk 8 gram

hidrogen yang bereaksi memerlukan oksigen sebanyak 8 x 8 gram oksigen= 64 gram

oksigen.

Pada soal ini oksigen yang dicampurkan tidak bereaksi sempurna karena masih

terdapat sisa oksigen sebanyak (80–64) gram= 16 gram. Setelah mengetahui massa

oksigen dan hidrogen yang bereaksi maka kita bisa menghitung massa air yang terbentuk

dari 8 gram hidrogen dan 64 gram oksigen yaitu sebanyak 72 gram air dengan sisa

oksigen sebanyak 16 gram.

Reaksi yang terjadi yaitu sebagai berikut:

13

H2 + O2 → H2O

perbandingan massa 1 8 9

awal reaksi 8 80 -

yang bereaksi 8 64 72

yang tersisa - 16 72

Hukum Proust dapat dijabarkan lagi untuk menentukan kadar unsur atau massa

unsur dalam senyawa yang terbentuk. Penjabaran tersebut adalah sebagai berikut:

Bentuk umum senyawa AxBy dapat dijabarkan menjadi:

% A dalam senyawa AxBy =x . ArA

Mr AxBy. %AxBy

Massa B dalam senyawa AxBy =n . ArB

Mr AxBy. massa AxBy

Dari persamaan di atas dapat diturunkan kadar zat dalam campuran, cuplikan, atau

mineral, atau bijih, yaitu sebagai berikut:

% zat dalam campuran= Banyaknya zat tersebut

Banyaknya campuran x 100%

Contoh soal 5:

Berapa kadar Ca dalam 100 gram CaCO3? (Ar: C= 12, O= 16, Ca= 40)

Jawab:

Massa Ca = (Ar Ca/Mr CaCO3) x massa CaCO3

= 40/100 x 100 gram

= 40 gram

Kadar Ca = massa Ca/Massa CaCO3 x 100%

= 40/100 x 100%

= 40%

Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan mengenai sifat–sifat suatu senyawa

yaitu sebagai berikut:

1. Tergolong zat tunggal

2. Homogen

3. Dapat diuraikan menjadi dua jenis zat atau lebih dengan cara kimia

4. Terdiri atas dua jenis atau lebih unsur dengan perbandingan tertentu.

5. Mempunyai sifat-sifat tertentu yang berbeda dari sifat unsur-unsur penyusunnya

(sifat unsur penyusun senyawa tidak nampak lagi).

14

3. Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)

Sumber: id.wikipedia.org

Gambar 1.7. Dalton

Dalam senyawa kimia, rumus kimia menunjukkan komposisi kimianya. Dalam

suatu senyawa misalnya gula, tiga unsur bergabung dan masing-masing menyumbangkan

atom tertentu untuk membentuk suatu senyawa. Pada senyawa air terdapat dua unsur

pembentuk senyawa yaitu unsur hidrogen dan oksigen. Unsur yang sama dapat

membentuk senyawa yang berbeda–beda, misalnya unsur belerang dan oksigen dapat

membentuk senyawa SO3 dan SO4. Contoh lainnya misalnya unsur hidrogen dan oksigen

dapat membentuk senyawa H2O dan H2O2.

Seorang ahli fisika dan kimia serta guru sekolah dari Inggris yang bernama Dalton

menyelidiki perbandingan unsur–unsur pembentuk senyawa pada setiap senyawa dan

mendapatkan suatu pola keteraturan. Pola tersebut dinamakan sebagai hukum

perbandingan berganda. Hukum tersebut berbunyi:

“Apabila suatu unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, massa salah

satu unsur tersebut tetap (sama), maka perbandingan massa unsur yang lain dalam

senyawa–senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana”.

Contoh:

Nitrogen dan oksigen dapat membentuk senyawa–senyawa N2O, NO, N2O3, dan

N2O4 dengan komposisi massa yang terlihat dalam tabel berikut ini.

15

Tabel 1.2. Perbandingan Nitrogen dan Oksigen dalam senyawanya

Senyawa Massa Nitrogen

(g)

Massa Oksigen

(g)

Perbandingan

N2O 56 32 7:4

NO 28 32 7:8

N2O3 56 96 7:12

N2O4 56 128 7:16

Dari Tabel 1.2. dapat dilihat bahwa massa unsur N dibuat tetap atau sama

sebanyak 7 gram maka perbandingan massa oksigen dalam masing–masing senyawa

N2O, NO, N2O3, dan N2O4 secara berurutan adalah 4:8:12:16 atau 1:2:3:4.

4. Hukum Perbandingan Volume (Gay Lussac)

Sumber: id.wikipedia.org

Gambar 1.8. Gay lussac

Sebelum Gay Lussac melakukan penelitian tentang perbandingan volume dari

berbagai gas yang terlibat pada reaksi, sudah ada penemuan ilmuwan yang menemukan

bahwa gas hidrogen dapat bereaksi dengan gas oksigen membentuk air.Perbandingan

volume gas hidrogen dan oksigen dalam reaksi tersebut tetap, yaitu 2:1. Kemudian pada

tahun 1808, Joseph Gay Lussac, seorang ilmuwan Perancis, berhasil melakukan

penelitian tentang volume gas yang terlibat pada berbagai reaksi dengan menggunakan

berbagai macam gas.

16

Data penelitian yang dilakukan oleh Gay Lussac dapat dilihat pada tabel 1.3.

Tabel 1.3. Data penelitian Gay Lussac

Percobaan ke- Volume gas

oksigen yang

direaksikan (L)

Volume gas

hidrogen yang

direaksikan (L)

Volume uap air

yang dihasilkan

(L)

1 1 2 2

2 2 4 4

3 3 6 6

Gay Lussac mengatakan bahwa 2 volume gas hidrogen bereaksi dengan 1 volume

gas oksigen membentuk 2 volume uap air. Pada reaksi pembentukan uap air tersebut, agar

reaksi sempurna, maka untuk setiap 2 volume gas hidrogen diperlukan 1 volume gas

oksigen, menghasilkan 2 volume uap air.

“Semua gas yang direaksikan dengan hasil reaksi, diukur pada suhu dan

tekanan yang sama atau (T,P) sama”

Bunyi dari hukum Gay Lussac adalah sebagai berikut:

𝑽𝟏

𝒏𝟏=

𝑽𝟐

𝒏𝟐dengan P dan T tetap

Keterangan:

P = tekanan gas (atm)

T = suhu (K)

V= volume gas (L)

N= banyaknya gas (mol)

Berikut ini diberikan data hasil percobaan volume gas yang bereaksi pada

suhu dan tekanan yang sama. Coba Saudara perhatikan apakah hasil percobaan

tersebut memenuhi hukum perbandingan volume Gay Lussac. Data percobaan

tersebut adalah sebagai berikut.

Tabel 1.4. Beberapa Data Hasil Percobaan Volume Gas Yang Bereaksi

No. Volume gas yang

bereaksi

Hasil Reaksi Perbandingan

Volume

1. Hidrogen + Oksigen

1L + 0.5 L

Uap air

IL

2:1:2

2. Nitrogen + Hidrogen

2 L + 6 L

Amonia

4 L

1:3:2

17

3. Hidrogen +Klor

1 L + 1 L

Hidrogen klorida

2 L

1:1:2

4. Etilena + Hidrogen

1 L + 1 L

Etana

1 L

1:1:1

Berdasarkan data percobaan yang terdapat dalam Tabel 1.4.,

perbandingan volume gas yang bereaksi dan hasil reaksi, berbanding sebagai

bilangan bulat. Data percobaan yang terdapat dalam tabel tersebut sesuai

dengan hukum perbandingan volume atau sering dikenal dengan hukum Gay

Lussac. Bunyi dari hukum tersebut adalah sebagai berikut.

“Pada suhu dan tekanan yang sama perbandingan volume gas–gas yang

bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat”.

SOAL LATIHAN

Unsur besi dan belerang dapat membentuk dua jenis senyawa yaitu FeS dan Fe2S3.

Ambillah sebanyak 112 gram serbuk besi dan 64 gram belerang, kemudian reaksikan

kedua unsur tersebut. Kemudian ambillah 224 gram serbuk besi dan 192 gram belerang,

kemudian reaksikanlah. Setelah itu tuliskan hasil pengamatan dari reaksi tersebut ke

dalam tabel berikut ini:

Senyawa Massa Besi

(g)

Massa Belerang

(g)

Perbandingan

FeS 112 64

Fe2S3 224 96

Pertanyaan: berapakah perbandingan antara belerang dalam FeS dan Fe2S3?

Berdasarkan tabel tersebut, kesimpulan apakah yang dapat diambil?

Coba lakukan pada senyawa lain (misalnya pada H2O dan H2O2) & dikerjakan secara

berkelompok dan diskusikan!

D. RUMUS EMPIRIS DAN RUMUS MOLEKUL

Perbandingan massa dan kadar dalam suatu senyawa dapat ditentukan dari

molekulnya. Persamaannya yaitu sebagai berikut:

Kadar unsur= jumlah atom xArunsur

Mr senyawa

18

Penentuan Rumus Empiris dan Rumus Molekul

➢ Rumus kimia menunjukkan jenis atom unsur dan jumlah relatif masing–masing

unsur yang terdapat dalam zat. Banyaknya unsur yang terdapat dalam zat.

Banyaknya unsur yang terdapat dalam zat ditunjukkan dengan angka indeks.

➢ Rumus kimia dapat berupa rumus empiris dan rumus molekul.

➢ Rumus empiris, rumus yang menyatakan perbandingan terkecil atom–atom dari

unsur–unsur yang menyusun senyawa.

➢ Rumus molekul, rumus yang menyatakanjumlah atom–atom dari unsur–unsur yang

menyusun satu molekul senyawa.

➢ Massa atom relatif dari molekul adalah sebagai berikut:

Rumus molekul = (Rumus Empiris)n

Mr Rumus Molekul = n x (Mr Rumus Empiris)

n = bilangan bulat

Penentuan rumus empiris dan rumus molekul suatu senyawa dapat menggunakan

langkah–langkah sebagai berikut:

1. Mencari massa (presentase) tiap unsur penyusun senyawa

2. Mengubah ke satuan mol,

3. Perbandingan mol tiap unsur merupakan rumus empiris,

4. Mencari rumus molekul dengan cara sebagai berikut:

(Mr rumus empiris)n= Mr rumus molekul, n dapat dihitung,

5. Mengalikan n yang diperoleh dari hitungan dengan rumus empiris.

Contoh Soal 6:

Suatu senyawa terdiri dari unsur P dan O dengan komposisi unsur P sebesar 43,7% dan O

sebesar 56,3%. Apabila massa senyawa 200 gram dan Ar: P =31 dan O =16, rumus

molekul senyawa tersebut adalah…

Jawab:

Massa masing–masing unsur adalah 87,4 gram dan 112,6 gram.

Perbandingan mol P: mol O =87,4

31:112,6

16

= 2,82: 7,04

= 1: 2,5

19

= 2:5

Jadi, rumus molekul dari senyawa tersebut adalah P2O5

Contoh soal 7:

Suatu senyawa kimia X terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan nitrogen. Jumlah persen

unsur karbon, hidrogen, dan nitrogen adalah 60% C, 5% hidrogen, dan 35% N. Mr

senyawa X tersebut adalah 80 (Ar: C= 12, H= 1, N= 14). Massa senyawa X adalah 100

gram. Rumus empiris dan rumus molekul senyawa X tersebut adalah…

Jawab:

Massa C: H: N= 60: 5: 35

Perbandingan mol C: mol H: mol N= 5: 5: 35= 2: 2: 1

Maka rumus empiris senyawa tersebut adalah C2H2N

(Mr rumus empiris)n= Mr rumus molekul

(C2H2N)n= 80

(24+2+14)n= 80

40n= 80

n =2

Jadi, rumus molekul senyawa tersebut adalah (C2H2N)2= C4H4N2

SOAL LATIHAN

1. Tentukan rumus empiris dari senyawa yang tersusun 31,25 % kalsium, 18,75 %

karbon dan sisanya oksigen (Ar Ca= 40, C= 12, O= 16)?

2. Sebanyak 11 gram suatu senyawa organik dibakar sempurna menghasilkan 44 gram

CO2 dan 9 gram H2O (Ar C= 12, O= 16, H= 1). Jika bobot molekul senyawa sama

dengan 88. Tuliskan rumus molekulnya?

E. SENYAWA HIDRAT (AIR KRISTAL)

Hidrat merupakan senyawa kristal padat yang di dalamnya terkandung air kristal

(H2O). Rumus kimia senyawa kristal padat sudah diketahui, sehingga penentuan rumus

hidrat merupakan penentuan jumlah molekul air kristal (H2O) atau nilai x. Penulisan

senyawa hidrat secara umum adalah sebagai berikut:

Rumus kimia senyawa kristal padat: x.H2O

20

Salah satu contoh senyawa hidrat adalah garam kalsium sulfat yang memiliki

rumus kimia adalah CaSO4.2H2O, artinya dalam setiap satu mol CaSO4 terdapat 2 mol

H2O.Beberapa contoh senyawa hidrat adalah sebagai berikut pada Tabel 1.5. berikut.

Tabel 1.5. Beberapa Contoh Senyawa Hidrat

Nama Senyawa Jumlah Molekul Air

Kristal

Rumus Kimia

Natrium sulfat

pentahidrat

Magnesium sulfat

heptahidrat

Natrium karbonat

dekahidrat

Kalsium sulfat dihidrat

Asam oksalat dihidrat

Tembaga (II) sulfat

pentahidrat

5

7

10

2

2

5

Na2SO4.5H2O

MgSO4.7H2O

Na2CO3.10H2O

CaSO4.2H2O

H2C2O4.2H2O

CuSO4.5H2O

Contoh Soal 8:

Sebuah senyawa tembaga (II) sulfat hidrat 10 gram dipanaskan sampai semua air

kristalnya menguap. Massa tembaga (II) sulfat padat yang terbentuk 6,4 gram. Rumus

senyawa hidrat tersebut adalah… (Ar: Cu= 63,5; S= 32; O= 16; H= 1)

Jawab:

Langkah-langkah penentuan rumus hidrat tersebut adalah:

1. Misalkan rumus hidrat CuSO4.xH2O

2. Tuliskan persamaan reaksinya.

3. Tentukan mol zat sebelum dan setelah reaksi.

4. Hitung nilai x, dengan menggunakan perbandingan mol CuSO4: mol H2O

CuSO4.xH2O (s) → CuSO4 (s) + xH2O

10 gram 6,4 gram 3,6 gram

Perbandingan, mol CuSO4: mol H2O= 0,02: 0,10.

Perbandingan, mol CuSO4: mol H2O= 1: 5

Jadi, rumus kimia hidrat dari tembaga (II) sulfat yaitu CuSO4.5H2O

Contoh soal 9:

21

Ada suatu garam berhidrat (BaCl2.xH2O) yang memiliki massa 24,4 gram. Garam

tersebut dipanaskan menghasilkan zat yang tersisa adalah 20,8 gram. Rumus kimia dari

garam berhidrat tersebut adalah… (Ar: Ba= 137; Cl= 35,5; O= 16; H= 1)

Jawab:

BaCl2.xH2O → BaCl2 + xH2O

24,4 g 20,8 g 3,6 g

Perbandingan, mol BaCl2: mol H2O = 0,05: 0,01

= 1: 2

Jadi, rumus kimia dari senyawa hidrat tersebut adalah BaCl2.2H2O.

SOAL LATIHAN

Kadar air kristal dalam suatu hidratdari Na2CO3 sebesar 14,5 %.

Tentukan rumus hidratnya! (Ar: Na= 23; C= 12; O= 16; H= 1)

F. KONSEP MOL

Jika Saudara mereaksikan satu atom karbon (C) dengan satu molekul

oksigen (O2), akan terbentuk satu molekul CO2. Akan tetapi sebenarnya yang Saudara

reaksikan bukan satu atom karbon dengan satu molekul oksigen, melainkan sejumlah

besar atom karbon dan sejumlah besar molekul oksigen. Oleh karena itu, jumlah atom

atau jumlah molekul yang bereaksi begitu besarnya, maka untuk menyatakannya,

para ahli kimia menggunakan “mol” sebagai satuan jumlah partikel (molekul, atom,

atau ion).

Satu mol didefinisikan sebagai jumlah zat yang mengandung partikel zat itu

sebanyak atom yang terdapat dalam 12,000 gram atom karbon-12.

Jadi, dalam satu mol suatu zat terdapat 6,022 x 1023 partikel. Nilai 6,022 x

1023 partikel per mol disebut sebagai tetapan Avogrado, dengan lambang L atau N.

Dalam kehidupan sehari – hari, mol dapat dianalogikan sebagai “lusin”. Apabila lusin

menyatakan jumlah 12 buah, mol menyatakan jumlah 6,022 x 1023 partikel zat.Kata

partikel pada NaCl, H2O, dan N2 dapat dinyatakan dengan ion dan molekul,

sedangkan pada unsur seperti Zn, C, dan Al dapat dinyatakan dengan atom.

Hubungan antara jumlah mol (n) dengan jumlah partikel, yang secara

matematik dapat dinyatakan sebagai berikut.

Jumlah partikel= n x N

22

Di mana:

n= jumlah mol

N= bilangan Avogrado

Sehingga dapat dinyatakan pada gambar berikut:

Gambar 1.9. Skema hubungan antara jumlah mol dengan jumlah partikel

1. Massa Molar (Mr)

Massa satu mol zat dinamakan massa molar (lambang Mr). Besarnya massa

molar zat adalah massa atom relative atau massa molekul relative zat yang dinyatakan

dalam satuan gram per mol.

Massa molar= Mr atau Ar zat (g/mol)

Berikut ini merupakan tabel beberapa contoh massa molar beberapa zat.

Tabel 1.6. Massa Molar Beberapa Zat

Nama Zat Rumus Ar dan Mr Massa Molar

Oksigen O2 32 32 gram/mol

Karbon C 12 12 gram/mol

Massa suatu zat merupakan perkalian massa molarnya (g/mol) dengan mol

zat tersebut (n). Jadi hubungan mol suatu zat dengan massanya dapat dinyatakan

sebagai berikut.

Massa molar = massa: mol

Massa = mol x Mr/Ar

23

2. Volume Molar (Vm)

Volume satu mol zat dalam wujud gas dinamakan volume molar, yang

dilambangkan dengan Vm.

Avogrado dalam percobaannya mendapat kesimpulan bahwa 1 L gas oksigen

pada 0oC dan tekanan 1 atm mempunyai massa 1,4286 gram atau dapat diyatakan

bahwa pada tekanan 1 atm:

1 L gas O2= 1,4286/32 mol

1 L gas O2= 1/22,4 mol

1 mol gas O2= 22,4 L

Berdasarkan Hukum Avogrado dapat disimpulkan sebagai berikut:

1 mol gas O2= 22,4 L

Sesuai dengan Hukum Avogrado yang menyatakan bahwa pada suhu dan

tekanan yang sama, volume gas yang sama mengandung jumlah molekul yang sama

atau banyaknya mol dari tiap–tiap gas volumenya sama. Berdasarkan hukum tersebut

berlaku volume 1 mol setiap gas dalam keadaan standar ( suhu 0 0C dan tekanan 1

atm) sebagai berikut.

Volume gas dalam keadaan standar= 22,4 L.

3. Volume Gas pada Keadaan Tidak Standar Persamaan Gas Ideal

Apabila gas yang akan diukur bersifat ideal, persamaan yang

menghubungkan jumlah mol (n) gas, tekanan, suhu, dan volume yaitu:

Hukum gas ideal: P.V= n.R.T

Di mana:

P = tekanan (satuan atmosfir, atm)

V = volume (satuan liter, L)

n = jumlah mol gas (satuan mol)

R = tetapan gas (0,08205 L.atm/mol K)

T = suhu mutlak ( satuan Kelvin K)

Dari persamaan gas ideal dapat diturunkan atau dalam bentuk lain menjadi

persamaan:

V=n.R.T

P P=

n.R.T

V

Untuk menentukan volume 1 mol gas ideal pada keadaan standar yaitu pada 1

atm dan 273 K adalah sebagai berikut:

24

V=n.R.T

P

V=1 mol x 0,08205 L

atmmol

K x 273 K

1 atm=22,4 L

Contoh soal 10:

Tentukan volume dari 8,8 gram gas CO2 yang diukur pada tekanan 2 atm dan suhu 30

oC!

Jawab:

MolCO2= massaCO2

MrCO2=

8,8

44= 0,2 mol

Volume CO2= nRT

P=

0,2 x0,082x303

2= 4,96 L

Dengan konversi gas pada suhu dan tekanan yang sama

Berdasarkan hukum Avogrado, perbandingan gas–gas yang jumlah molnya sama

memiliki volume sama. Pernyataan tersebut dapat dinyatakan dalam persamaan berikut

ini:

V1

V2=

n1

n2

Di mana:

N1= mol gas 1 V1= volume gas 1

N2= mol gas 2 V2= volume gas 2

Contoh soal 11:

Suatu gas metana (CH4) memiliki massa 8 gram dan diukur pada keadaan sama

dengan 6 gram gas NO yang mempunyai volume 10 L. Berapakah volume gas

metana tersebut? (Ar: H= 1, C= 12, N= 14, O= 16)

Jawab:

Mr CH4 = 16

Mol CH4 = 8/16 = 0,5 mol

Mol NO = 6/20 = 0,1 mol

V1

V2 =

n1

n2

V1

10 L =

0,5 mol

0,1 mol

V1 = 0,5 mol

0,1 molx 10 L

25

= 50 L

SOAL LATIHAN

1. Hitung jumlah partikel dari:

a. 0,1 mol tembaga

b. 2 mol gas nitrogen dioksida

c. 0,25 mol besi

d. 0,5 mol natrium klorida

2. Hitung jumlah mol dari:

a. 1,204 x 1023 atom karbon

b. 1,505 x 1022 molekul air

c. 3,01 x 1023 atom magnesium

d. 9,03 x 1021 molekul aluminium klorida

G. KONSENTRASI LARUTAN

1. Molaritas (M)

Kuantitas zat yang terdapat dalam suatu larutan dapat diketahui dengan

menggunakan konsentrasi larutan yang dinyatakan dalam molaritas (M).molaritas

tersebut menyatakan banyaknya mol zat dalam 1 liter larutan. Pernyataan tersebut

dapat dinyatakan dalam persamaan matematis sebagai berikut:

M=massa

Mrx

1000

V

Di mana:

M = molaritas (M)

Massa = dalam satuan gram

Mr = massa molar (satuan g/mol)

V = volume (satuan mL)

Contoh soal 12:

Tentukan molaritas apabila 8 gram NaOH dilarutkan dalam:

a. 4 L air

b. 500 mL air

26

Jawab:

Mr NaOH= 40 maka mol NaOH= 8/40= 0,2 mol

a. M = mol x 1000/V= 0,1 x 1000/2000= 0,05 mol/L

b. M = massa /Mr x 1000/V

= 8/40 x 1000/500

= 0,4 mol/L

2. Molalitas (m)

Molalitas (dilambangkan dengan m) menyatakan jumlah mol zat terlarut

dalam1000 gram pelarut dan dapat dirumuskan sebagai berikut:

molalitas= mol zat terlarut

1000 gram pelarut, 𝑚

Contoh soal 13:

40 gram metil alkohol (Mr= 32) dilarutkan dalam 1750 gram air. Hitungmolalitas

larutan ini!

Jawab:

Jumlah mol zat terlarut= 40/32= 1,25 mol

Molalitas= 1,25/1,750= 0,714 m

3. Mol dan Fraksi Mol

1 mol mengandung sejumlah tertentu molekul-molekul, atom-atom, elektron-

elektronatau partikel-partikel khusus yang lain.

Dalam sistem satuan SI, 1 mol mengandung kira-kira 6,023 x 1023

molekul,dan disebut 1 gram mole (dengan notasi gmol). Dari sini kita dapat

mencariberapa partikel terdapat dalam 1 kg mol, atau dengan sistim

TeknikAmerika/pound mole (dengan notasi 1 lbmol).

1 kg mol= 1000 mol mengandung 6,023 x 1023 molekul.

1 lbmol mengandung 6,023 x 454 x 1023 molekul.

Untuk mengkonversikan sejumlah mole ke massa, digunakan berat molekul

n gmol= massa (g)

Mr (g

gmol)

27

n lbmol= massa (lb)

Mr (lb

lbmol)

Fraksi mol dan % mol

Fraksi mol merupakan perbandingan mol antara zat terlarut dengan jumlah

molsemua komponen.

Fraksi mol A= mol A

mol total campuran

% mole A= fraksi mole A x 100 %

Komposisi yang dinyatakan dalam % mole, tidak berubah dengan suhu

dengan anggapan tidak ada massa yang hilang dari sistem dan tidak ada reaksi kimia.

SOAL LATIHAN

1. Berapa gram KOH (Ar K= 39, Ar O= 16, Ar H= 1) yang diperlukan untuk

membuat 200 mL larutan 0,15 M?

2. Untuk membuat 25 mL larutan H2SO4 dibutuhkan 10 mL H2SO4 69,5% yang

mempunyai massa jenis 1,61 gram/L dan air. Hitung kemolalan larutan ini (Mr

H2SO4= 98)!

3. Suatu larutan yang terdiri dari 5,85 gram NaCl (Mr= 58,5); 45 gram air (Mr= 18)

dan 2 gram NaOH (Mr= 40). Hitung fraksi mol masing–masing komponen

penyusun larutan tersebut!

H. PERHITUNGAN KIMIA

Perhitungan kimia untuk menentukan jumlah pereaksi dan hasil reaksi yang

terlibat dalam reaksi harus menggunakan satuan mol. Maksudnya adalah satuan–

satuan yang diketahui harus diubah ke dalam bentuk mol. Metode tersebut disebut

metode pendekatan mol. Langkah- langkah dalam metode pendekatan mol tersebut

dapat dilihat dalam bagan berikut ini:

➢ Tuliskan persamaan reaksi dari soal yang ditanyakan dan setarakan.

➢ Ubahlah semua satuan yang diketahui dari tiap–tiap zat ke dalam mol.

➢ Gunakanlah koefisien reaksi untuk menyeimbangkan banyaknya mol zat reaktan

dan produk

➢ Ubahlah satuan mol dari zat ditanyakan ke dalam satuan yang ditanya (L, g,

partikel, dan lain–lain).

28

Contoh soal 14:

Dua mol logam aluminium direaksikan dengan asam klorida secukupnya berdasarkan

reaksi

Al (s) + HCl (aq) → AlCl3 (aq) + H2 (g)

Jawablah pertanyaan berikut ini:

a. Berapa massa AlCl3 yang terbentuk?

b. Berapa volume gas H2 (STP)?

c. Berapa partikel H2 yang dihasilkan?

(Ar: Al= 27; Cl= 35,5)

Jawab:

2Al (s) + 6HCl (aq) → 2AlCl3 (aq) + 3H2 (g)

2 mol

a. Mol AlCl3 =koefisien AlCl3

koefisien Al x mol Al

Mol AlCl3 =2

2 x 2 mol

Mol AlCl3 =2 mol

Massa AlCl3 = 2 x Mr AlCl3

= 2 x 133,5

= 267

b. Mol H2 = koefisien H2/koefisien Al x mol Al

= 3/2 x 2 mol

= 3 mol

Volume = 3 x 22,4 L = 672 L

c. Jumlah partikel H2 adalah= 3 x 6,02 x 1023= 18,06 x 1023 partikel.

1. Pereaksi Pembatas

Pada suatu reaksi kimia, perbandingan mol zat–zat pereaksi yang

dicampurkan tidak selalu sama dengan perbandingan koefisien reaksinya. Hal

tersebut menunjukkan bahwa ada zat pereaksi yang akan habis bereaksi lebih dulu.

Pereaksi tersebut dinamakan pereaksi pembatas. Perhatikan reaksi berikut ini:

X + 2Y → XY2

Pada reaksi di atas menunjukkan bahwa menurut koefisien reaksi, satu mol

zat X membutuhkan dua mol zat Y. Gambar di atas menunjukkan bahwa tiga molekul

29

zat X direaksikan dengan empat molekul zat Y. setelah reaksi berlangsung,

banyaknya molekul zat X yang bereaksi hanya dua molekul dan satu molekul tersisa.

Sementara, empat molekul zat Y habis bereaksi. Maka zat Y ini disebut pereaksi

pembatas. Pereaksi pembatas merupakan reaktan yang habis bereaksi dan tidak

tersisa di akhir reaksi.

Dalam perhitungan kimia, pereaksi pembatas dapat ditentukan dengan cara

membagi semua mol reaktan dengan koefisiennya, lalu pereaksi yang mempunyai

nilai hasil bagi terkecil merupakan pereaksi pembatas.

Contoh soal 15:

2 mol gas etena, C2H4 direaksikan dengan 3 mol gas oksigen, menghasilkan

gas karbon dioksida dan uap air, menurut persamaan reaksi:

C2H4(g) + 3O2(g) ⎯⎯⎯→ 2CO2(g) + 2H2O(g)

Apakah gas C2H4 dan O2 dapat bereaksi semua?

Jawab:

Perbandingan koefisien C2H4: O2 adalah 1: 3

➢ Jika C2H4 habis bereaksi (2 mol), maka diperlukan O2= 3⁄1 x 2 mol= 6mol O2.

Karena O2 yang tersedia hanya 3 mol, maka mol O2 tidak memadai (tidak

mungkin).

➢ Jika O2 habis bereaksi (3 mol), maka diperlukan C2H4= 1⁄3 x 3 mol= 1 mol,

sehingga C2H4 masih tersisa 1 mol. Jadi, O2 habis bereaksi (pereaksi pembatas),

sedangkan C2H4 sebagai pereaksi sisa.

SOAL LATIHAN

Sebanyak 36 gram glukosa, C6H12O6 dibakar sempurna menghasilkan gas

karbondioksida dan air, sesuai persamaan reaksi berikut:

C6H12O6 (g) +6O2(g) → 6CO2(g) + 6H2O(l).

Tentukan:

1. Volume gas oksigen yang diperlukan (STP)

2. Volume udara yang diperlukan, jika kadar oksigen di udara sebesar 20% volume

3. Volume gas CO2, diukur pada 0oC, 1 atm

4. Massa air yang dihasilkan

30

MENGENAL PARA TOKOH PENEMU HUKUM DASAR

KIMIA

1. Antoine Lavoisier

Sumber: id.wikipedia.org

Gambar 1.10. Antoine laurent lavoisier

Seorang ahli matematika Prancis yang bernama Joseph Louis Lagrange

mengatakan sebuah kalimat sesaat setelah Lavoisier dipenggal kepalanya pada

tanggal 8 Mei 1794. Kalimat tersebut adalah: “It took them only an instant to cut off

that head, and a hundred years may not produce another like it” yang jika

diterjemahkan ke dalam bahasa Indonesia berarti: “Hanya perlu sekejap untuk

memenggal kepala Lavoisier, namun seratus tahun pun mungkin tidak bisa

melahirkannya kembali. Ungkapan dari Lagrange tersebut mengungkapkan sebuah

kekaguman akan sosok Lavoisier yang bukan manusia biasa.

Lavoisier mempunyai nama lengkap Antoine Laurent Lavoisier. Lavoisier

lahir pada tahun 1743 di Paris. Lavoisier terkenal sebagai ahli kimia namun

menguasai berbagai bidang ilmu lainnya seperti hukum, ekonomi, geologi, dan

pertanian.Pada tahun 1768, Lavoisier terpilih menjadi anggota Academic Royale des

Sciences (Akademi Sains Kerajaan Perancis) yang merupakan suatu komunitas

ilmuwan sains. Pada tahun yang sama, Lavoisier juga membeli Ferme Generate yang

merupakan perusahaan swasta yang bergerak di bidang jasa pengumpulan pajak

untuk kerajaan.

31

Pada saat usianya mencapai 32 tahun, Lavoisier diangkat menjadi Komisaris

Polisi Kerajaan.Ia diberi tanggung jawab untuk mengelola laboratorium serbuk

mesiu. Lavoisier berusahan untuk mengembangkan laboratoriumnya dengan cara

merekrut kimiawan–kimiawan muda dari berbagai penjuru Eropa. Lavoisier dan

timnya bekerja keras untuk memperbaiki metode pembuatan serbuk mesiu yang

berkualitas bagus.Ia dan timnya berhasil meningkatkan kualitas dan kemurnian bahan

baku pembuatan mesiu, yaitu sendawa, belerang, dan batu bara. Hasil dari kerja keras

mereka menggembirakan, serbuk mesiu yang dihasilkan laboratoriumnya menjadi

lebih banyak dan lebih baik dibandingkan sebelumnya. Percobaan tersebut

merupakan awal mula Lavoisier berkenalan dengan dunia kimia.Sejak

keberhasilannya pada pembuatan serbuk mesiu, Lavoisier semakin senang dan gigih

melakukan penelitian di bidang kimia.

Istri Lavoisier, Marie-Anne Pierrette Paulze, mendukung penuh kerja keras

dan penelitian suaminya. Marie membantu suaminya untuk menerjemahkan tulisan

seorang kimiawan Inggris yang bernama Joseph Prestley. Marie juga terampil dalam

menggambar sehingga ia bisa membantu suaminya dalam menggambarkan hasil-hasil

penelitian Lavoisier.

Lavoisier dijuluki sebagai Bapak Kimia Modern karena sumbangannya

terhadap pengembangan ilmu kimia. Sumbangan terbesarnya adalah keberhasilannya

dalam menggabungkan semua penemuan di bidang kimia yang terpish dan berdiri

sendiri menjadi suatu kesatuan. Ia membuat kerangka dasar kimia berdasarkan hasil

penelitian kimiawan sebelumnya, seperti Joseph Black, Joseph Priestley, Henry

Cavendish, dan George Ernst Stahl.

Pada saat itu, para ilmuwan mempercayai bahwa reaksi pembakaran

menghasilkan gas flogiston sehingga massa zat setelah pembakaran lebih sedikit

daripada sebelumnya. Hal ini didasarkan pada percobaan yang dilakukan Priestley.

Priestley memanaskan oksida raksa (red calx mercury). Reaksi pemanasan padatan

oksida raksa mengasilkan air raksa dan gas tidak berwarna di atasnya. Setelah

ditimbang, massa air raksa lebih sedikit daripada massa oksida raksa. Priestley

menyebut gas tidak berwarna itu dengan istilah flogiston. Namun tidak demikian

dengan Lavoisier, ia meragukan adanya gas flogiston. Menurut perkiraannya, yang

dimaksud flogiston adalah gas oksigen.Kemudian, Lavoisier mengulang percobaan

Priestley untuk membuktikan perkiraannya. Ia menimbang massa zat sebelum dan

setelah reaksi pemanasan oksida raksa secara teliti menggunakan timbangan yang

32

peka. Ternyata, terjadi pengurangan massa oksida raksa. Lavoisier menjelaskan

alasan berkurangnya massa oksida raksa setelah pemanasan. Ketika dipanaskan,

oksida raksa menghasilkan gas oksigen sehingga massanya akan berkurang. Lavoisier

juga membuktikan kebalikannya. Apabla sebuah logam dipanaskan di udara,

massanya akan bertambah sesuai dengan jumlah oksigen yang diambil dari udara.

Kesimpulan Lavoisier ini dikenal dengan nama hukum kekekalan massa. Bunyi

hukum tersebut adalah jumlah massa zat sebelum dan setelah reaksi tidak berubah.

Dengan adanya penemuan ini, teori flogiston yang dipercayai para ilmuwan kimia

selama kurang lebih 100 tahun akhirnya dipatahkan. Lavoisier juga menyatakan

proses berkeringat merupakan hasil pembakaran lambat di dalam tubuh.

Lavoisier menuliskan ide–idenya dalam sebuah buku yang berjudul Traite

Elementaire de Chimie (Pokok–pokok Dasar Ilmu Kimia).Buku yang dipublikasikan

pada tahun 1789 itu juga memuat pendapat Lavoisier mengenai definisi unsur kimia.

Lavoisier berpendapat bahwa unsur adalah zat yang tidak dapat diuraikan lagi

menjadi zat yang lebih sederhana lagi. Berdasarkan hal tersebut, Lavoisier membuat

daftar 33 zat yang termasuk unsur.

Pada tahun 1789, Prancis mengalami kondisi guncangan ekonomi. Harga-

harga tidak stabil. Masyarakat pun resah. Pada saat itu Lavoisier sedang asyik

melakukan penelitian. Lavoisier terpaksa mengurangi kegiatan penelitiannya karena

waktunya lebih banyak tercurah untuk memperbaiki kondisi ekonoi negaranya.

Beberapa usaha Lavoisier untuk memperbaiki perekonomian Prancis adalah

mereformasi pajak garam, mencegah penyelundupan dengan cara membangun

benteng di sekeliling Paris, dan memperbaiki metode pertanian. Meskipun

memberikan banyak kontribusi terhadap sains dan ekonomi, hidup Lavoisier terpaksa

berakhir secara tragis.Pada saat terjadi revolusi Prancis. Seluruh pejabat dan

bangsawan kerajaan ditangkap, termasuk Lavoisier. Lavoisier dikenakan dakwaan

turut aktif mengambil pajak rakyat untuk kerajaan melalui perusahaan pajaknya

(Ferme Generate), menurunkan kualitas udara kota karena membangun benteng di

sekeliling Paris, mencampurkan tembakau dengan air, dan memindahkan serbuk

mesiu dari gudang senjata. Pada akhirnya Lavoisier dikenai hukuman mati. Sesaat

sebelum eksekusi mati dilaksanakan, Lavoisier meminta penundaan waktu hukuman.

“Saya ilmuwan bukan bangsawan”, kata Lavoisier. Tetapi hakim dengan tegas

menjawab, “Republik tidak memerlukan ilmuwan!”. Akhirnya Lavoisier meninggal

33

dunia. Dunia berduka. Salah satu permata ilmu hilang secara sia–sia. Benar ungkapan

Lagrange, tetapi yang ada hanya penyesalan.

2. Amedeo Avogadro

Sumber: id.wikipedia.org

Gambar 1.11. Lorenzo romano amedeo carlo avogadro

Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro di Quaregna e di Cerreto yang

lahir 9 Agustus 1776 di Torino, Italia adalah seorang ilmuwan Italia.Ia dikenal dalam

hal teori molekul, termasuk apa yang dikenal sebagai hukum Avogadro.

Pada tahun 1820, ia menjadi profesor fisika di University of Turin. Setelah

kejatuhan Kaisar Prancis Napoleon pada 1815, Piedmont sedang berada di bawah

kendali Raja Piedmont-Sardinia, yang berkuasa dari Turin.Tahun 1821 Avogadro

aktif dalam gerakan revolusioner melawan Raja Victor Emmanuel I. Akibatnya, ia

kehilangan kursinya pada tahun 1823. Avogadro menduduki jabatan yang berurusan

dengan statistik, meteorologi, bobot dan ukuran (dia memperkenalkan sistem metrik

ke Piedmont) dan merupakan anggota dari Royal Dewan Tinggi Instruksi Publik.

Untuk menghormati kontribusi Avogadro dalam teori molekul, maka jumlah

molekul dalam satu mol bernama bilangan Avogadro, N A atau "konstanta

Avogadro". Ini adalah sekitar 6.0221415 × 1023. Bilangan Avogadro digunakan untuk

menghitung hasil reaksi kimia. Hal ini memungkinkan ahli kimia untuk menentukan

jumlah zat yang dihasilkan dalam reaksi yang diberikan untuk gelar besar akurasi.

34

Johann Josef Loschmidt pertama kali menghitung nilai bilangan Avogadro,

sering disebut sebagai nomor Loschmidt di negara-negara berbahasa Jerman

(Loschmidt konstan sekarang memiliki makna lain).

Hukum Avogadro menyatakan bahwa "Gas-gas yang memiliki volume yang

sama, pada temperatur dan tekanan yang sama, memiliki jumlah partikel yang sama

pula. "Avogadro mengembangkan hipotesis ini setelah Joseph Louis Gay-Lussac

telah menerbitkan hukumnya pada volume (dan menggabungkan gas) pada tahun

1808. Salah satu kontribusinya yang paling penting menyatakan bahwa gas terdiri

dari molekul, dan molekul ini terdiri dari atom. Misalnya, John Dalton tidak

mempertimbangkan kemungkinan ini. Avogadro tidak benar-benar menggunakan

kata "atom" sebagai kata-kata "atom" dan "molekul" yang digunakan hampir tanpa

perbedaan. Dia percaya bahwa ada tiga jenis "molekul," termasuk "molekul dasar"

("atom").

Komunitas ilmiah tidak memberikan perhatian besar terhadap teorinya,

sehingga hipotesis Avogadro tidak segera diterima. André-Marie mencapai hasil yang

sama tiga tahun kemudian dengan metode lain. Avogadro dipuji sebagai pendiri teori

molekul atom.

Amedeo Avogadro menikah dengan Felicita Mazze dan memiliki enam

anak.Ia meninggal pada 9 Juli 1856 (umur 79) di Torino, Italia.

http://blogpenemu.blogspot.com/2015/05/johann-josef-loschmidt-yang-pertama-memperkirakan-ukuran-molekul-yang-membentukudara.htmlhttp://blogpenemu.blogspot.com/2015/05/johann-josef-loschmidt-yang-pertama-memperkirakan-ukuran-molekul-yang-membentukudara.htmlhttp://blogpenemu.blogspot.com/2015/05/johann-josef-loschmidt-yang-pertama-memperkirakan-ukuran-molekul-yang-membentukudara.htmlhttp://blogpenemu.blogspot.com/2014/07/Joseph-Louis-Gay-Lussac-penggagas-Hukum-Gay-Lussac-dan-Penemu-boron.htmlhttp://blogpenemu.blogspot.com/2014/04/john-dalton-lahir-6-september-1766.html

35

UJI KOMPETENSI

I. SOAL PILIHAN GANDA

Pilihlah dengan memberi tanda silang (X) pada huruf a, b, c, d atau e di

jawaban yang tepat!

1. Hukum kekekalan massa yang berbunyi “massa zat sebelum dan setelah reaksi adalah

sama”, merupakan hukum yang dikemukakan oleh…

a. Joseph Louis Proust

b. Antoine Laurent Lavoisier

c. Joseph Gay Lussac

d. Dalton

e. Joseph Louis Lagrange

2. Hukum perbandingan berganda yang berbunyi “Apabila dua unsur membentuk lebih

dari satu senyawa dan massa salah satu unsur tersebut dibuat tetap, perbandingan

massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat

dan sederhana”, merupakan hukum dikemukakan oleh…

a. Joseph Louis Proust

b. Antoine Laurent Lavoisier

c. Joseph Gay Lussac

d. Dalton

e. Joseph Louis Lagrange

3. Hukum perbandingan volume yang berbunyi “Pada suhu dan tekanan yang sama,

perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai

bilangan bulat”, merupakan hukum dikemukakan oleh…

a. Joseph Louis Proust

b. Antoine Laurent Lavoisier

c. Joseph Gay Lussac

d. Dalton

e. Joseph Louis Lagrange

4. Serbuk besi sejumlah 56 gram (Ar Fe=56) direaksikan dengan 64 gram belerang (Ar

S=32) sesuai reaksi Fe + S → FeS. Zat yang tersisa sesudah reaksi selesai adalah…

a. 8 gram belerang

b. 16 gram belerang

36

c. 24 gram belerang

d. 32 gram belerang

e. 40 gram belerang

5. Contoh aplikasi dari hukum perbandingan gandan yang dicetuskan oleh Dalton

adalah…

a. NO2 dan NO3

b. NO2 dan SO2

c. FeS dan FeO

d. NaCl dan KCl

e. NO3 dan SO3

6. Sebanyak 8 gram hidrogen direaksikan dengan 48 gram oksigen. Hasil reaksi tersebut

adalah air sebanyak…gram.

a. 9

b. 18

c. 27

d. 36

e. 45

7. Perbandingan massa oksigen dalam senyawa N4O6 dan NO2 adalah…

a. 4:3

b. 3:4

c. 2:3

d. 3:2

e. 2:1

8. Gas belerang bereaksi dengan gas oksigen. Persamaan reaksinya adalah sebagai

berikut:

SO2 + O2 → SO3.

Jika volume diukur pada tekanan dan suhu yang sama, perbandingan volume gas

SO2:O2:SO3 adalah…

a. 1:2:1

b. 2:1:1

c. 1:1:1

d. 2:1:2

e. 3:2:1

37

9. Perbandingan massa unsur besi dan massa unsur belerang adalah 7:4 untuk

membentuk besi sulfide. Jika sebanyak 30 gram besi dan 4 belerang dibentuk menjadi

senyawa sulfida, massa besi sulfida tersebut adalah…gram.

a. 11

b. 12

c. 13

d. 14

e. 15

10. Apabila suatu zat ditimbang ternyata massanya adalah 65 gram. Setelah zat tersebut

bereaksi dengan unsur lain maka massa zat tersebut sekarang adalah…

a. 65

b. 130

c. 195

d. 260

e. 325

11. Hukum yang menyatakan bahwa “Pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang

volumenya sama mengandung molekul sama” adalah hukum…

a. Lavoisier

b. Gay Lussac

c. Boyle

d. Avogrado

e. Dalton

12. DaltonSenyawa berikut ini yang mempunyai jumlah partikel terbesar adalah…

a. 10 gram H2O

b. 10 gram NH3

c. 10 gram H2

d. 10 gram CH4

e. 10 gram O2

13. 20 liter gas propane dibakar sempurna dengan oksigen dan menghasilkan H2O dan

CO2. Volume gas karbondioksida yang dihasilkan adalah…

a. 10 liter

b. 20 liter

c. 30 liter

d. 40 liter

38

e. 50 liter

14. Satu mol gas Oksigen (O= 16) artinya...

a. mempunyai massa 16 gram

b. mempunyai massa 6.1023gram

c. mengandung 6.1024 atom

d. mengandung 1,2.1024 atom

e. mengandung 1,2.1024 molekul

15. Massa Kalsium karbonat (Mr=100) yang mengandung 3,6.1023 atom oksigen adalah

...

a. 10 gram

b. 20 gram

c. 25 gram

d. 60 gram

e. 50 gram

16. Jumlah molekul dalam 8 gram SO3 sama dengan jumlah molekul dalam...

a. 9 gram H2SO4

b. 8 gram SO2

c. 17 gram NH3

d. 9,8 gram H3PO4

e. 4,4 gram CO2

17. Pada pemanasan 43 gram gips, CaSO4.xH2O diperoleh 34 gram garam anhidrat,

Harga x= ...

a. 2

b. 3

c. 4

d. 5

e. 6

18. Pada pemanasan Na2SO4.xH2O, massa berkurang setenganhnya. Harga x....

a. 4

b. 5

c. 6

d. 7

e. 8

19. Senyawa XO3 mengandung 40% massa unsur X. Ar X...

39

a. 24

b. 32

c. 40

d. 48

e. 64

20. Sebanyak 9 gram unsur X bersenyawa dengan 8 gr oksigen membentuk senyawa

X2O3. Harga Ar X...

a. 18

b. 24

c. 27

d. 32

e. 54

21. Piridin tersusun dari 60% karbon, 5% Hidrogen, dan sisanya Nitrogen. Jika satu gram

piridin mengandung 7,5.1021 molekul, rumus molekul Pirimidin...

a. C2H2N

b. C4H4N2

c. C5H5N2

d. C5H5N3

e. C6H6N3

22. Senyawa AB3 mengandung 40% masa unsur A. Massa atom A...

a. Setengah massa atom B

b. Sepertiga kali massa atom B

c. Dua kali massa atom B

d. Tiga kali massa atom B

e. Sama dengan massa atom B

23. Massa Alumunium Oksida yang dihasilkan dari 72 gram Alumunium dan 72 gram

Oksigen adalah...

a. 108 gram

b. 112 gram

c. 128 gram

d. 144 gram

e. 136 gram

24. Gula pasir (C12H22O11) yang mengandung 72 gram karbon akan mengandung Oksigen

sebanyak...

40

a. 11 gram

b. 36 gram

c. 44 gram

d. 88 gram

e. 72 gram

25. Sebanyak 171 gram Alumunium Sulfat (Mr= 342) dan x gram kalsium karbonat

(Mr= 100) mengandung massa oksigen yang sama. Harga x...

a. 25

b. 50

c. 100

d. 200

e. 150

26. Banyaknya cuplikan dengan kadar belerang 80% yang pada pembakaran dapat

menghasilkan 80 gram SO3 adalah....

a. 20 gram

b. 32 gram

c. 64 gram

d. 80 gram

e. 40 gram

27. Diketahui reaksi: Fe + S → FeS Jika 10 g besi dicampur dengan 3,2 g S, massa FeS

yang dihasilkan (Ar: Fe= 56; S= 32) yaitu...

a. 13,2 gram

b. 3,2 gram

c. 8,8 gram

d. 2,8 gram

e. 5,6 gram

28. Pengolahan besi dari bijinya dilakukan menurut reaksi: Fe2O3 + CO → 2FeO + CO2.

Jumlah partikel CO yang diperlukan pada reaksi agar dihasilkan 0,224 L gas CO2

(STP) yaitu…

a. 0,06 x 1023

b. 0,12 x 1023

c. 0,72 x 1023

d. 12,00 x 1023

e. 60,00 x 1023

41

29. Jika diketahui massa atom relatif Fe = 56, S = 32, dan O = 16, massa besi yang

terdapat dalam 4 g Fe2(SO4)3 yaitu...

a. 4,00 g

b. 1,12 g

c. 0,56 g

d. 0,28 g

e. 0,01 g

30. Perhatikan persamaan reaksi berikut!

Mg (s) + 2HCl (aq) → MgCl2(aq) +H2(g)

Apabila 4 gram logam Mg dimasukkan ke dalam 10 mL larutan HCl 2 M, maka

volume gas H2 yang terbentuk dalam keadaan standar adalah…

(Ar Mg = 24; H = 1; Cl = 35,5)

a. 0,224 L

b. 0,448 L

c. 1,904 L

d. 2,240 L

e. 3,808 L

II. SOAL URAIAN

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini dengan singkat dan jelas!

1. Tulislah persamaan setara untuk masing-masing reaksi berikut!

a. Larutan amonium sulfat dan larutan natium hidroksida membentuk larutan

natrium sulfat, gas amonia dan gas.

b. Larutan tembaga (II) sulfat dan larutan natium hidroksida membentuk endapan

tembaga (II) hidroksida dan larutan natrium sulfat.

c. Gas karbon dioksida dan larutan kalium hidroksida membentuk larutan kalium

karbonat dan air.

2. Hitung jumlah ion dari:

a. Ca2+ dan PO43- dalam 0,1 mol Ca3(PO4)2

b. Al3+ dan SO42- dalam 0,5 mol Al2(SO4)3

3. 6 gram NaOH (Mr= 40) dilarutkan ke dalam air sehingga volumenya menjadi 150

mL, hitunglah konsentrasi larutannya!

42

4. 12 gram MgSO4 (Mr= 120) dilarutkan kedalam 400 gram air, hitunglah molalitas

larutan yang terjadi!

5. Di dalam larutan terdapat glukosa sebanyak 45%, hitunglah fraksi molnya! (Mr

Glukosa= 180 dan Air= 18).

43

BAB 2

ELEKTROKIMIA

PETA KONSEP

Gambar 2.1. Peta konsep elektrokimia

Setelah mempelajari bab elektrokimia ini, saudara diharapkan dapat menjelaskan

tentang sel volta dan proses elektrolisis yang berkaitan dengan anodan dan katoda

berdasarkan Hukum Faraday, serta dapat menjelaskan mekanisme peristiwa korosi yang

terjadi di kehidupan sehari-hari.

Elektrokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari aspek elektronik

dari reaksi kimia. Sel elektrokimia adalah suatu sel yang disusun untuk mengubah energi

kimia menjadi energi listrik atau sebaliknya yaitu mengubah energi listrik menjadi energi

kimia. Pada sel elektrokimia terdapat dua jenis sel yaitu sel galvani/sel volta dan sel

elektrolisis. Kedua sel tersebut akan dipelajari lebih lanjut pada materi berikut.

ELEKTROKIMIA

Anoda

dan

Katoda

Korosi Elektrolisis Sel Volta

Hukum

Faraday

44

A. SEL VOLTA

Seorang ilmuwan Itali bernama Luigi Galvani telah melakukan sebuah

percobaan. Percobaan yang dilakukan adalah melilit dua logam yaitu kawat besi dan

kawat tembaga menjadi satu. Kemudian kedua ujung yang lainnya dikenakan pada kaki

kodok dan kaki kodokpun bergerak. Peristiwa itu diberi istilah listrik hewan atau “animal

elektricity”. Percobaan galvani ini merupakan asal mula ditemukannya sel kering, sel

merkuri, accu, dan sumber tenaga listrik sejenis lainnya. Percobaan galvani ini kemudian

diteruskan oleh Alessandro Guiseppe Volta. Sel-sel ini pada prinsipnya mengubah energi

kimia menjadi listrik. Karena itu, sel listrik yang dihasilkan disebut sel galvanic atau sel

volta. Sel-sel penghasil energi listrik yang sekarang berada dalam tingkat pengembangan

ini merupakan sumber penghasil tenaga yang sangat penting dikemudian hari untuk dapat

menggantikan sumber daya energi yang tidak dapat diperbaharui.

Sel galvani atau sel volta merupakan salah satu contoh dari sel yang

menggunakan prinsip energi kimia yang diubah menjadi energi listrik. Dalam sebuah sel

galvani, suatu reaksi oksidasi-reduksi terjadi dalam kondisi tertentu sehingga arus listrik

dapat dihasilkan dari sel tersebut. Reaktan-reaktan itu berada dalam dua kompartemen,

masing-masing mengandung sebuah elektroda dan suatu elektrolit. Elektroda itu adalah

konduktor listrik yang tidak bereaksi dengan larutan elektrolit yanga ada dalam setiap

kompartemen. Kedua elektroda itu dihubungkan dengan kawat konduktor, sehingga

elektron dapat mengalir dari elektroda satu ke elektroda lainnya. Ion-ion dapat berpindah

dari kompartemen yang satu ke kompartemen lainnya melalui suatu elektrolit, yang

mungkin mengandung ion-ion yaitu jembatan garam atau tidak mengandung ion-ion yaitu

selaput semipermiabel. Jembatan garam (salt bridge) merupakan penyempurna sel yang

mengandung larutan garam dalam bentuk koloid agar-agar yang membuat rangkaian

menjadi rangkaian tertutup dan menyeimbangkan muatan elektrolit dengan memberi ion

positif atau negatif.

Apabila sebuah logam dimasukkan kedalam air, logam tersebut mempunyai

kecenderungan untuk melepaskan ionnya dan secara serentak membebaskan elektronnya

kepermukaan logam. Kecenderungan ini menyebabkan perbedaan potensial antara logam

dengan larutannya dan menghasilkan tegangan yang disebut dengan potensial elektroda

logam tertentu. Ketika ion-ion logam itu terbentuk, terjadi pengendapan logam dari ion-

ion, dan bersamaan dengan itu kesetimbangan terjadi antara logam dan larutan dan

perbedaan potensial hilang.

45

Bila sebuah logam dimasukkan kedalam larutan yang mengandung ionnya dan

kecenderungan ion untuk menjadi logam lebih besar daripada kecenderungan logam

masuk kedalam larutan, maka proses pengendapan logam akan terjadi sampai

kesetimbangan antara logam dan ion terjadi. Perbedaan potensial antara logam dan

larutannya pada konsentrasi 1 Molar disebut potensial elektroda standar dan diberi simbol

Eo

Berikut merupakan rangkain dari sel galvani atau sel volta:

Sumber: http://apriliaputri30.blogspot.co.id

Gambar 2.2. Rangkaian sel galvani atau sel volta

Pada Gambar 2.2 diatas terdapat voltmeter guna menentukan besarnya

potensial sel. Terdapat jembatan garam untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada

suatu larutan dan kegunaan lainnya seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya. Pada

anoda (-) merupakan kutub (-) sumber arus yang mengalami oksidasi karena

melepaskan elektron. Sedangkan pada katoda (+) sumber arus yang mengalami

reduksi karena menerima elektron.

Dalam reaksi reduksi-oksidasi (redoks) antara Zn dan larutan CuSO4, sebuah

atom Zn melepaskan 2 elektronnya sedangkan ion Cu dalam CuSO4 menerima 2

elektron dan membentuk logam tembaga. Bila Zn dan larutan CuSO4 dicampur,

reaksi spontan terjadi dengan menghasilkan kalor. Sementara itu, apabila reaksi yang

sama dilaksanakan dalam suatu sel elektrokimia maka energi listrik akan terjadi.

Perhatikan Gambar 2.3.

Voltmet

http://apriliaputri30.blogspot.co.id/

46

Zn Cu

Sumber: http://apriliaputri30.blogspot.co.id/2014/06/

Gambar 2.3. Sel galvani atau sel volta antara zn dan larutan cuso4

Kompartemen sebelah kiri terdiri dari sebatang logam Zn yang disebut elektroda

dimasukkan kedalam cairan yang disebut elektrolit. Elektrolit itu dapat berupa larutan

garam sulfat dalam air, misalnya K2SO4. Kompartemen sebelah kanan dari sel terdiri dar

elektroda logam Cu yang dimasukkan kedalam elektrolit CuSO4. Kedua larutan itu

dihubungkan dengan dua cara. Cara yang pertama adalah menghubungkan elektrolit

anoda dan elektrolit katoda dengan sebuah jembatan garam, yang juga mengandung

elektrolit (dalam hal ini K2SO4), sedangkan cara yang kedua adalah dengan

menghubungkan kedua elektroda dengan kawat konduktor.

Cara kerja sel galvani atau sel volta itu adalah sebagai berikut:

Dari teori yang telah dinyatakan diatas, Zn bila dimasukkan kedalam suatu

larutan berkecenderungan untuk terurai menjadi ionnya demikian pula yang akan terjadi

dengan Cu dengan reaksi sebagai berikut:

Zn Zn2+ + 2 elektron (a)

Cu2+ + 2 elektron Cu (b)

Percobaan menunjukkan bahwa bila rangkaian dipasang seperti Gambar 2.3. di

atas ternyata dapat diketahui dari voltmeter bahwa elektron bergerak dari logam Zn ke

logam Cu melalui kawat konduktor. Hal ini menunjukkan bahwa Zn yang dimasukkan

kedalam elektrolit berkecenderungan untuk memberikan ion Zn2+ kedalam larutan dan

meninggalkan elektron-elektronnya pada permukaan Zn. Atau dengan kata lain anoda Zn

Voltmeter

http://apriliaputri30.blogspot.co.id/2014/06/

47

teroksidasi semakin menipis karena berubah menjadi ion Zn2+ yang larut dalam elektrolit

anoda. Hal ini mengganggu kesetimbangan (a) ke kanan karena anoda kelebihan ion

positif. Sedangkan pada kompartemen sebelah kanan elektron-elektron dari elektroda Zn

tersebut mengganggu kesetimbangan (b) ke kiri sehingga Cu2+ menjadi endapan logam

Cu. Atau dengan kata lain katoda Cu tereduksi semakin menebal dan lama kelamaan akan

mengendap menjadi logam Cu karena ion logam dari elektrolit katoda menerima elektron

yang menyebabkan katoda kelebihan ion negatif. Akibatnya larutan di kompartemen

sebelah kiri kelebihan ion positif dan larutan di kompartemen sebelah kanan kelebihan

ion negatif, hal ini menyebabkan ketidakseimbangan muatan sehingga reaksi tidak

berkelanjutan.

Melalui jembatan garam atau lapisan semipermeabel ion SO42- dapat bermigrasi

dari kompartemen kanan ke kiri, sehingga menetralkan kembali larutan. Demikian pula

Zn2+ juga dapat bermigrasi dari kompartemen kiri ke kompartemen kanan sehingga

mentralkan kembali larutan.