KIMIA

Perkembangan Teori Atom

1. Teori Atom John Dalton

Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnaya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa “Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan Prouts menyatakan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap”. Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:

  1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi
  2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda
  3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
  4. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:

model atom dalton

Kelemahan:

Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.

2. Teori Atom J. J. Thomson

Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:

“Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron”

Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:

atom thomson

Kelemahan:

Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

3. Teori Atom Rutherford

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:

  1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
  2. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
  3. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.

Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:

atom rutherford

Kelemahan:

Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.

4. Teori Atom Bohr

ada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:

  1. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
  2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
  3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
  4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.

Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

atom Bohr

Kelemahan:

Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.

5. Teori Atom Modern

Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.

Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.

atom modern

Persamaan Schrodinger

persamaan

x,y dan z
Y
m
ђ
E
V
= Posisi dalam tiga dimensi
= Fungsi gelombang
= massa
= h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
= Energi total
= Energi potensial

Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.

Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.

Ciri khas model atom mekanika gelombang

  1. Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom)
  2. Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
  3. Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron.

 

 

Reaksi Termokimia

Kebanyakan reaksi kimia tidaklah tertutup sehingga memungkinkan terjadinya pertukaran energi antara sistem dan lingkungan. Reaksi termokimia dapat dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu reaksi eksoterm dan reaksi endoterm.

endoterm eksoterm

Gambar: Reaksi eksoterm dan endoterm

Reaksi Termokimia

  • Reaksi eksoterm

Reaksi eksoterm adalah reaksi kimia dengan sistem melepaskan kalor ke lingkungannya. Pada reaksi eksoterm, suhu campuran reaksi akan naik dan energi potensial dari zat-zat kimia yang bersangkutan akan turun. Selanjutnya sistem melepaskan kalor ke lingkungannya.
Pada reaksi eksoterm, entalpi sistem berkurang. Artinya entalpi produk lebih kecil daripada entalpi pereaksi. Oleh karena itu, perubahan entalpinya (∆H) merupakan selisih antara entalpi pereaksi dengan entalpi produk (Hr-Hp) sehingga ∆H bernilai negatif.
Reaksi eksoterm:

∆H = Hp – Hr < 0

eksoterm

Gambar: Diagram tingkat energi reaksi eksoterm

  • Reaksi Endoterm

Reaksi endoterm adalah reaksi kimia dengan sistem menyerap kalor dari lingkungannya. Pada reaksi ini, terjadi kenaikan energi potensial zat-zat yang bereaksi atau terjadi penurunan energi kinetik sehingga suhu sistem turun.
Pada reaksi endoterm, entalpi sistem bertambah. Artinya, entalpi produk (Hp) lebih besar daripada entalpi pereaksi (Hr). Oleh karena itu, perubahan entalpi (∆H) merupakan selisih antara entalpi produk dengan entalpi pereaksi (Hp-Hr) sehingga ∆H bernilai positif.
Reaksi endoterm:

∆H = Hp – Hr > 0

endoterm

Gambar: Diagram tingkat energi reaksi endoterm

Titrasi Asam Basa

Titrasi asam basa melibatkan reaksi antara asam dengan basa, sehingga akan terjadi perubahan pH larutan yang dititrasi. Secara percobaan, perubahan pH dapat diikuti dengan mengukur pH larutan yang dititrasi dengan elektrode pada pH meter. Reaksi antara asam dan basa, dapat berupa asam kuat atau lemah dengan basa kuat atau lemah, meliputi berikut ini ;
Tabel 6.1. Harga pH titik ekivalen titrasi asam basa
tabel 6.1
Dari pH titik ekivalen tersebut dapat dipilih indikator untuk titrasi asam basa yang mempunyai harga kisaran pH tertentu.
Kurva Titrasi Asam Basa
Pada titrasi asam dengan basa, maka kurva titrasinya merupakan hubungan antara volume basa sebagai penitrasi (sumbu X) dengan pH (sumby Y) seperti pada Gambar 6.1a, dengan bertambahnya basa sebagai penitrasi maka pH larutan yang dititrasi akan meningkat.
Sedangkan pada titrasi basa dengan asam, maka kurva titrasinya merupakan hubungan antara volume asam sebagai penitrasi (sumbu X) dengan pH (sumby Y) seperti pada Gambar 6.1b, dengan bertambahnya asam sebagai penitrasi maka pH larutan yang dititrasi akan menurun.
gambar 6.1
Gambar 6.1. Kurva titrasi asam kuat dengan basa kuat(a) dan kurva titrasi basa kuatdengan asam kuat(b)
Indikator Asam Basa
Indikator asam basa merupakan asam organik lemah dan basa organik lemah yang mempunyai dua warna dalam pH larutan yang berbeda. Pada titrasi asam dengan basa, maka indikator yang digunakan adalah asam kedua yang merupakan asam yang lebih lemah dan konsentrasi indikator berada pada tingkat kecil.
Pada titrasi asam dengan basa, indikator (asam lemah) akan bereaksi dengan basa sebagai penitrasi setelah semua asam dititrasi (bereaksi) dengan basa sebagai penitrasi.
Sebagai contoh indikator asam (lemah), HInd, karena sebagai asam lemah maka reaksi ionisasinya adalah sebagai berikut :
artikel 23
Indikator asam basa sebagai HInd mempunyai warna tertentu dan akan berubah bentuk menjadi Ind-setelah bereaksi dengan basa sebagai penitrasi yang juga akan berubah warna.
Beberapa indikator asam basa disajikan pada Tabel 6.1, pada tabel tersebut setiap indikator mempunyai harga kisaran pH dan perubahan warna dalam bentuk asam (HInd) dan basa (Ind-).
Tabel 6.1. Kisaran harga pH indikator asam basa dan perubahanwarnanya (Fritz dan Schenk, 1979).
tabel 6.2
Jadi indikator yang dipilihuntuk titrasi asam basa, adalah indikator yang mempunyai kisaran harga pH yang berada pada sekitar harga pH titik ekivalen.

KONSEP LAJU REAKSI
1. Pengertian Laju Reaksi

Laju menyatakan seberapa cepat atau seberapa lambat suatu proses berlangsung. Laju juga menyatakan besarnya perubahan yang terjadi dalam satu satua waktu. Satuan waktu dapat berupa detik, menit, jam, hari atau tahun.
Reaksi kimia adalah proses perubahan zat pereaksi menjadi produk. Seiring dengan bertambahnya waktu reaksi, maka jumlah zat peraksi semakin sedikit, sedangkan produk semakin banyak. Laju reaksi dinyatakan sebagai laju berkurangnya pereaksi atau laju terbentuknya produk.

2. Ungkapan Laju Reaksi untuk Sistem Homogen

Untuk sistem homogen, laju reaksi umum dinyatakan sebagai laju penguragan konsentrasi molar pereaksi atau laju pertambahan konsentrasi molar produk untuk satu satuan waktu, sebagai berikut:

Jika diketahui satuan dari konsentrasi molar adalah mol/L. Maka satuan dari laju reaksi adalah mol/L.det atau M/det.

3. Laju Rerata dan Laju Sesaat

a. Laju rerata

Laju rerata adalah rerata laju untuk selang waktu tertentu. Perbedaan antara laju rerata dengan laju sesaat dapat diandaikan dengan laju kendaraan. Misalnya suatu kendaraan menempuh jarak 300 km dalam 5 jam. Laju rerata kendaraan itu adalah 300 km/5 jam = 60 km/jam. Tentu saja laju kendaraan tidak selalu 60 km/jam. Laju sesaat ditunjukkan oleh speedometer kendaraan.
b. Laju Sesaat

Laju sesaat adalah laju pada saat tertentu. Sebagai telah kita lihat sebelumnya, laju reaksi berubah dari waktu ke waktu. Pada umumnya, laju reaksi makin kecil seiring dengan bertambahnya waktu reaksi. oleh karena itu, plot konsentrasi terhadap waktu berbentuk garis lengkung, seperti gambar di bawah ini. Laju sesaat pada waktu t dapat ditentukan dari kemiringan (gradien) tangen pada saat t tersebut, sebagai berikut.

    1. Lukis garis singgung pada saat t
    2. Lukis segitiga untuk menentukan kemiringan
    3. laju sesaat = kemiringan tangen

 

Diposkan oleh di 09:32 1 komentar

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI

 

Pengalaman menunjukan bahwa serpihan kayu terbakar lebih cepat daripada balok kayu, hal ini berarti bahwa laju reaksi yag sama dapat berlangsung dengan kelajuan yang berbeda, bergantung pada keadaan zat pereaksi. Dalam bagian ini akan dibahas faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi. Pengetahuan tentang hal ini memungkinkan kita dapat mengendalikan laju reaksi, yaitu melambatkan reaksi yang merugikan dan menambah laju reaksi yang menguntungkan.

 

1. Konsentrasi Pereaksi

 

Konsentrasi memiliki peranan yang sangat penting dalam laju reaksi, sebab semakin besarkonsentrasi pereaksi, maka tumbukan yang terjadi semakin banyak, sehingga menyebabkan laju reaksi semakin cepat. Begitu juga, apabila semakin kecil konsentrasi pereaksi, maka semakin kecil tumbukan yang terjadi antar partikel, sehingga laju reaksi pun semakin kecil.

2. Suhu

 

Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi. Apabila suhu pada suatu rekasi yang berlangusng dinaikkan, maka menyebabkan partikel semakin aktif bergerak, sehingga tumbukan yang terjadi semakin sering, menyebabkan laju reaksi semakin besar. Sebaliknya, apabila suhu diturunkan, maka partikel semakin tak aktif, sehingga laju reaksi semakin kecil.

3. Tekanan

 

Banyak reaksi yang melibatkan pereaksi dalam wujud gas. Kelajuan dari pereaksi seperti itu juga dipengaruhi tekanan. Penambahan tekanan dengan memperkecil volume akan memperbesar konsentrasi, dengan demikian dapat memperbesar laju reaksi.

4. Katalis

 

Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi.

5. Luas Permukaan Sentuh

Luas permukaan sentuh memiliki peranan yang sangat penting dalam laju reaksi, sebab semakin besar luas permukaan bidang sentuh antar partikel, maka tumbukan yang terjadi semakin banyak, sehingga menyebabkan laju reaksi semakin cepat. Begitu juga, apabila semakin kecil luas permukaan bidang sentuh, maka semakin kecil tumbukan yang terjadi antar partikel, sehingga laju reaksi pun semakin kecil. Karakteristik kepingan yang direaksikan juga turut berpengaruh, yaitu semakin halus kepingan itu, maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi; sedangkan semakin kasar kepingan itu, maka semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi.

 

 

 

 

Larutan Penyangga

Sifat-sifat larutan penyangga

Bila ke dalam air ditambahkan asam kuat atau basa kuat maka pH-nya akan berubah secara drastis. Misalnya, ke dalam 5 ml air ditambahkan 17 tetes larutan HCl 0,1 M, maka pH air akan berubah dari 7 menjadi sekitar 2. Bila ke dalam larutan tersebut kemudian ditambahkan larutan NaOH 0,1 M sebanyak 19 tetes, maka pH larutan tersebut akan melonjak sekitar 11. Adakah larutan yang pH-nya tidak berubah secara drastis bila ditambah sedikit asam kuat, basa kuat atau diencerkan? Perhatikan percobaan berikut dan buktikan di laboratorium!

Nah, dari bagan di atas, kita dapat menyimpulkan 3 hal tentang sifat-sifat larutan penyangga, yaitu dapat mempertahankan pH walaupun:

  1. ditambah sedikit asam kuat.
  2. ditambah sedikit basa kuat.
  3. diencerkan.

Komposisi Larutan Penyangga

Larutan penyangga terbentuk dari campuran asam/ basa dengan pasangan basa/ asam konjugasi yang biasa diperoleh dari garamnya. Namun asam/basa yang mana? Kuat atau lemah? Perhatikan peta konsep berikut!

Sekarang perhatikan Gambar 1 berikut!

Diketahui, zat X, Y, dan Z adalah larutan penyangga.

Berdasarkan Gambar 2:

Zat X adalah larutan penyangga basa , zat Y adalah larutan penyangga asam , dan zat Z adalah larutan penyangga basa.

Jadi, ada 2 jenis larutan penyangga yaitu:

  1. larutan penyangga asam yang terdiri dari campuran asam lemah dan basa konjugasinya.
  2. larutan penyangga basa yang terdiri dari campuran basa lemah dan asam konjugasinya.

Larutan penyangga dapat dibuat secara langsung dan secara tidak langsung. Hal ini tergantung dari sumber asam konjugasi/basa konjugasi dari asam lemah/ basa lemahnya.

Perhatikan peta konsep berikut!

Perhatikanlah Gambar 3 berikut!

Berdasarkan Gambar 3, jika larutan penyangga terbentuk dengan cara tersebut maka larutan penyangga dinamakan dibuat secara langsung.

Perhatikanlah Gambar 4 berikut!

Berdasarkan Gambar 4, jika larutan penyangga terbentuk dengan cara tersebut maka larutan penyangga dinamakan dibuat secara tidak langsung  . Setiap reaksi asam lemah dengan basa kuat atau basa lemah dengan asam kuat akan selalu menghasilkan larutan penyangga, asalkan konsentrasi asam lemah/basa lemah harus lebih besar dari pada konsentrasi basa kuat/asam kuat.

Perhatikan Gambar 5 berikut untuk menjelaskan bagaimana reaksi asam lemah dengan basa kuat menghasilkan larutan penyangga!

Berdasarkan keterangan dapat disimpulkan:

Selain campuran asam lemah dengan garamnya / basa lemah dengan garamnya, suatu larutan penyangga juga dapat dibuat dengan mencampurkan asam lemah  dengan basa kuat atau basa lemah dengan asam kuat Asalkan konsentrasi yang lemah harus lebih besar daripada yang kuat.

Prinsip Kerja Larutan Penyangga

Larutan penyangga mempertahankan pH berdasarkan prinsip kesetimbangan. Anda masih ingat apa yang mempengaruhi nilai pH?

Yaa…benar! Konsentrasi H+ untuk larutan yang bersifat asam dan konsentrasi OH- untuk larutan yang bersifat basa!!

Bagaimana nilai pH jika konsentrasi H+ dan OH- dalam larutan adalah tetap? Yaa..anda benar lagi! Nilai pH juga akan tetap!!

Nah..sekarang anda akan mempelajari bagaimana prinsp kerja larutan penyangga dalam mempertahankan pH! Konsentrasi!!

1.     Prinsip Kerja Larutan Penyangga Asam

(Misal: HNO2/NO2- yang dibuat dari campuran HNO2 dengan NaNO2)

Perhatikanlah gambar berikut!

a.     Apabila ditambahkan sedikit asam kuat (Misal: HCl)

Berdasarkan Gambar 6a,  Larutan penyangga HNO2/NO2- dapat dibuat dari campuran HNO2 dan NaNO2. Berarti dalam larutan ini terkandung molekul HNO2, ion H+, Na+ dan NO2-. Penambahan sedikit asam kuat akan menambah konsentrasi H+ dalam larutan (6b), namun kelebihan ini dinetralisasi oleh NO2-, membentuk HNO2 sehingga kesetimbangan bergeser ke arah HNO2. Hal ini membuat jumlah H+ dalam larutan menjadi tetap. Akibatnya (6c) nilai pH tetap.

b. Apabila ditambahkan sedikit basa kuat (Misal: NaOH)

Berdasarkan  Gambar 7b,  penambahan sedikit basa kuat akan memunculkan ion baru dalam larutan penyangga HNO2/NO2-  yaitu OH-, namun ion tersebut dinetralisasi oleh HNO2, membentuk NO2- sehingga kesetimbangan bergeser ke arah NO2-. Hal ini membuat OH- tidak mengganggu H+ dalam larutan. Akibatnya (7c) nilai pH tetap.

c. Apabila dilakukan pengenceran dengan H2O

 

Berdasarkan  Gambar 8, jika dilakukan pengenceran dengan H2O maka derajat ionisasi (α) asam lemah akan naik (Hukum Pengenceran Ostwald) yang berarti menambah jumlah ion H+ dan NO2- dari ionisasi asam lemah (8b). Akan tetapi karena volume larutan juga bertambah maka penambahan konsentrasi H+ menjadi tidak berarti. Akibatnya (8c) nilai pH tetap.

Berdasarkan keterangan di atas, dapat disimpulkan prinsip kerja larutan penyangga asam dalam mempertahankan pH adalah sebagai berikut:

  1. Setiap penambahan Hakan dinetralisasi oleh basa konjugasi.
  2. Setiap penambahan OH- akan dinetralisasi oleh asam lemah.
  3. Setiap pengenceran dengan H2O berarti memperbesar jumlah ion H+ dan basa konjugasi dari ionisasi asam lemah namun penambahan konsentrasi H+ menjadi tidak berarti karena volume larutan juga bertambah.

2. Prinsip Kerja Larutan Penyangga Basa

(Misal: NH3/NH4+ yang dibuat dari campuran NH4OH dengan NH4Cl)

 a.     Apabila ditambahkan sedikit asam kuat (Misal: HCl)

Berdasarkan Gambar 9a, Larutan penyangga NH3/NH4+ dapat dibuat dari campuran NH4OH(bentuk NH3 dalam air) dan NH4Cl. Berarti dalam larutan ini terkandung molekul NH4OH, ion NH4+, ion OH- dan Cl-. Penambahan sedikit asam kuat akan memunculkan ion baru dalam larutan (9b) yaitu H+, namun ion tersebut dinetralisasi oleh NH4OH, membentuk NH4 sehingga kesetimbangan bergeser ke arah NH4+. Hal ini membuat H+ tidak mengganggu OH- dalam larutan. Akibatnya (9c) nilai pH tetap.

b. Apabila ditambahkan sedikit basa kuat (Misal: NaOH)

Berdasarkan Gambar 10, Penambahan sedikit basa kuat akan menambah konsentrasi OH- dalam larutan, namun kelebihan ini dinetralisasi oleh NH4+, membentuk NH4OH sehingga kesetimbangan bergeser ke arah NH4OH. Hal ini membuat jumlah OH- dalam larutan menjadi tetap. Akibatnya (10c) nilai pH tetap.

c. Apabila dilakukan pengenceran dengan H2O

Berdasarkan Gambar 11, jika dilakukan pengenceran dengan H2O maka derajat ionisasi (α) basa lemah akan naik/turun*(29) (Hukum Pengenceran Ostwald) yang berarti menambah jumlah ion OHdan NH4+ dari ionisasi basa lemah (11b). Akan tetapi karena volume larutan juga bertambah maka penambahan konsentrasi OH- menjadi tidak berarti. Hal ini (11c) membuat nilai pH tetap.

Berdasarkan keterangan di atas, dapat disimpulkan prinsip kerja larutan penyangga basa dalam mempertahankan pH adalah sebagai berikut:

    1. Setiap penambahan H+akan dinetralisasi oleh basa lemah.
    2. Setiap penambahan OH- akan dinetralisasi oleh asam konjugasi.
    3. Setiap pengenceran dengan H2O berarti memperbesar jumlah ion OH- dan asam konjugasi dari ionisasi basa lemah, namun penambahan konsentrasi OH- menjadi tidak berarti karena volume larutan juga bertambah.

pH Larutan Penyangga

pH larutan penyangga tergantung oleh konsentrasi asam lemah/ basa lemah, konstanta kesetimbangan asam lemah/ basa lemah dan konsentrasi garamnya. Dalam suatu sistem larutan penyangga akan terdapat dua jenis reaksi yaitu reaksi kesetimbangan asam lemah/ basa lemah dan reaksi ionisasi garamnya.

1. Menghitung pH Larutan Penyangga Asam

Konstanta kesetimbangan asam lemah:

sehingga:

maka:

dan diperoleh:

2. Menghitung pH Larutan Penyangga Basa

Konstanta kesetimbangan basa lemah:

sehingga:

maka:

Sehingga diperoleh:

Manfaat Larutan Penyangga

Larutan penyangga sangat penting dalam kehidupan; misalnya dalam analisis kimia, biokimia, bakteriologi, zat warna, fotografi, dan industri kulit. Dalam bidang biokimia, kultur jaringan dan bakteri mengalami proses yang sangat sensitif terhadap perubahan pH. Darah dalam tubuh manusia mempunyai kisaran pH 7,35 sampai 7,45, dan apabila pH darah manusia di atas 7,8 akan menyebabkan organ tubuh manusia dapat rusak, sehingga harus dijaga kisaran pHnya dengan larutan penyangga.

  1. Darah Sebagai Larutan Penyangga

Ada beberapa faktor yang terlibat dalam pengendalian pH darah, diantaranya penyangga karbonat, penyangga hemoglobin dan penyangga fosfat.

a. Penyangga Karbonat

Penyangga karbonat berasal dari campuran asam karbonat (H 2 CO 3 ) dengan basa konjugasi bikarbonat (HCO 3 ).

H 2 CO 3 (aq) –> HCO 3(aq) + H + (aq)

Penyangga karbonat sangat berperan penting dalam mengontrol pH darah. Pelari maraton dapat mengalami kondisi asidosis, yaitu penurunan pH darah yang disebabkan oleh metabolisme yang tinggi sehingga meningkatkan produksi ion bikarbonat. Kondisi asidosis ini dapat mengakibatkan penyakit jantung, ginjal, diabetes miletus (penyakit gula) dan diare. Orang yang mendaki gunung tanpa oksigen tambahan dapat menderita alkalosis, yaitu peningkatan pH darah. Kadar oksigen yang sedikit di gunung dapat membuat para pendaki bernafas lebih cepat, sehingga gas karbondioksida yang dilepas terlalu banyak, padahal CO 2 dapat larut dalam air menghasilkan H 2 CO 3 . Hal ini mengakibatkan pH darah akan naik. Kondisi alkalosis dapat mengakibatkan hiperventilasi (bernafas terlalu berlebihan, kadang-kadang karena cemas dan histeris).

b. Penyangga Hemoglobin

Pada darah, terdapat hemoglobin yang dapat mengikat oksigen untuk selanjutnya dibawa ke seluruh sel tubuh. Reaksi kesetimbangan dari larutan penyangga oksi hemoglobin adalah:

HHb + O 2 (g) « HbO 2 - + H +

Asam hemoglobin ion aksi hemoglobin

Keberadaan oksigen pada reaksi di atas dapat memengaruhi konsentrasi ion H +, sehingga pH darah juga dipengaruhi olehnya. Pada reaksi di atas O 2 bersifat basa. Hemoglobin yang telah melepaskan O 2 dapat mengikat H + dan membentuk asam hemoglobin. Sehingga ion H + yang dilepaskan pada peruraian H 2 CO 3 merupakan asam yang diproduksi oleh CO 2 yang terlarut dalam air saat metabolisme.

c. Penyangga Fosfat

Pada cairan intra sel, kehadiran penyangga fosfat sangat penting dalam mengatur pH darah. Penyangga ini berasal dari campuran dihidrogen fosfat (H 2 PO 4 - ) dengan monohidrogen fosfat (HPO 3 2- ).

H 2 PO 4 - (aq) + H + (aq) –> H 2 PO 4(aq)

H 2 PO 4 – (aq) + OH - (aq) –> HPO 4 2- (aq) ) + H 2 O (aq)

Penyangga fosfat dapat mempertahankan pH darah 7,4. Penyangga di luar sel hanya sedikit jumlahnya, tetapi sangat penting untuk larutan penyangga urin.

2. Air Ludah sebagai Larutan Penyangga

Gigi dapat larut jika dimasukkan pada larutan asam yang kuat. Email gigi yang rusak dapat menyebabkan kuman masuk ke dalam gigi. Air ludah dapat mempertahankan pH pada mulut sekitar 6,8. Air liur mengandung larutan penyangga fosfat yang dapat menetralisir asam yang terbentuk dari fermentasi sisa-sisa makanan.

3. Menjaga keseimbangan pH tanaman.

Suatu metode penanaman dengan media selain tanah, biasanya ikerjakan dalam kamar kaca dengan menggunakan mendium air yang berisi zat hara, disebut dengan hidroponik . Setiap tanaman memiliki pH tertentu agar dapat tumbuh dengan baik. Oleh karena itu dibutuhkan larutan penyangga agar pH dapat dijaga.

4. Larutan Penyangga pada Obat-Obatan

Asam asetilsalisilat merupakan komponen utama dari tablet aspirin, merupakan obat penghilang rasa nyeri. Adanya asam pada aspirin dapat menyebabkan perubahan pH pada perut. Perubahan pH ini mengakibakan pembentukan hormon, untuk merangsang penggumpalan darah, terhambat; sehingga pendarahan tidak dapat dihindarkan. Oleh karena itu, pada aspirin ditambahkan MgO yang dapat mentransfer kelebihan asam.

Ada dua macam hidrolisis, yaitu:

  •      Hidrolisis parsial/sebagian (jika garamnya berasal dari asam      lemah dan basa kuat atau sebaliknya & pada hidrolisis sebagian      hanya salah satu ion saja yang mengalami reaksi hidrolisis, yang      lainnya tidak)
  •      Hidrolisis total (jika garamnya berasal dari asam lemah dan basa      lemah).

Hidrolisis berasal dari kata hidro yaitu air dan lisis berarti      penguraian, berarti hidrolisis garam adalah penguraian garam      oleh air yang menghasilkan asam dan basanya kembali.

Hidrolisis adalah terurainya garam dalam air yang menghasilkan asam atau basa.

ADA EMPAT JENIS GARAM, YAITU :
1.     Garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dengan basa kuat (misalnya NaCl, K2SO4 dan lain-lain) tidak mengalami hidrolisis. Untuk jenis garam yang demikian nilai pH = 7 (bersifat netral).

2.     Garam yang terbentuk dari reaksi asam kuat dengan basa lemah (misalnya NH4Cl, AgNO3 dan lain-lain) hanya kationnya yang terhidrolisis (mengalami hidrolisis parsial). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH < 7 (bersifat asam).

3.     Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dengan basa kuat (misalnya CH3COOK, NaCN dan lain-lain) hanya anionnya yang terhidrolisis (mengalami hidrolisis parsial). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH > 7 (bersifat basa).

4.     Garam yang terbentuk dari reaksi asam lemah dengan basa lemah (misalnya CH3COONH4, Al2S3 dan lain-lain) mengalami hidrolisis total (sempurna). Untuk jenis garam yang demikian nilai pH-nya tergantung harga Ka den Kb.

 

 

Penyetaraan Reaksi Redoks dan Sel Volta

Dalam tulisan ini, kita akan mempelajari dasar-dasar reaksi redoks, mempelajari cara menyetarakan reaksi redoks dengan metode perubahan bilangan oksidasi dan metode setengah reaksi, serta mempelajari seluk-beluk tentang sel volta dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.

 

Reaksi Redoks adalah reaksi yang didalamnya terjadi perpindahan elektron secara berurutan dari satu spesies kimia ke spesies kimia lainnya, yang sesungguhnya terdiri atas dua reaksi yang berbeda, yaitu oksidasi (kehilangan elektron) dan reduksi (memperoleh elektron). Reaksi ini merupakan pasangan, sebab elektron yang hilang pada reaksi oksidasi sama dengan elektron yang diperoleh pada reaksi reduksi. Masing-masing reaksi (oksidasi dan reduksi) disebut reaksi paruh (setengah reaksi), sebab diperlukan dua setengah reaksi ini untuk membentuk sebuah reaksi dan reaksi keseluruhannya disebut reaksi redoks.

 

 

Ada tiga definisi yang dapat digunakan untuk oksidasi, yaitu kehilangan elektron, memperoleh oksigen, atau kehilangan hidrogen. Dalam pembahasan ini, kita menggunakan definisi kehilangan elektron. Sementara definisi lainnya berguna saat menjelaskan proses fotosintesis dan pembakaran.

 

Oksidasi adalah reaksi dimana suatu senyawa kimia kehilangan elektron selama perubahan dari reaktan menjadi produk. Sebagai contoh, ketika logam Kalium bereaksi dengan gas Klorin membentuk garam Kalium Klorida (KCl), logam Kalium kehilangan satu elektron yang kemudian akan digunakan oleh klorin. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

K —–> K+ + e-

Ketika Kalium kehilangan elektron, para kimiawan mengatakan bahwa logam Kalium itu telah teroksidasi menjadi kation Kalium.

 

Seperti halnya oksidasi, ada tiga definisi yang dapat digunakan untuk menjelaskan reduksi, yaitu memperoleh elektron, kehilangan oksigen, atau memperoleh hidrogen. Reduksi sering dilihat sebagai proses memperoleh elektron. Sebagai contoh, pada proses penyepuhan perak pada perabot rumah tangga, kation perak direduksi menjadi logam perak dengan cara memperoleh elektron. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Ag+ + e- ——> Ag

Ketika mendapatkan elektron, para kimiawan mengatakan bahwa kation perak telah tereduksi menjadi logam perak.

 

Baik oksidasi maupun reduksi tidak dapat terjadi sendiri, harus keduanya. Ketika elektron tersebut hilang, sesuatu harus mendapatkannya. Sebagai contoh, reaksi yang terjadi antara logam seng dengan larutan tembaga (II) sulfat dapat dinyatakan dalam persamaan reaksi berikut :

Zn(s) + CuSO4(aq) ——> ZnSO4(aq) + Cu(s)

Zn(s) + Cu2+(aq) ——> Zn2+(aq) + Cu(s) (persamaan ion bersih)

 

Sebenarnya, reaksi keseluruhannya terdiri atas dua reaksi paruh :

Zn(s) ——> Zn2+(aq) + 2e-

Cu2+(aq) + 2e- ——> Cu(s)


Logam seng kehilangan dua elektron, sedangkan kation tembaga (II) mendapatkan dua elektron yang sama. Logam seng teroksidasi. Tetapi, tanpa adanya kation tembaga (II), tidak akan terjadi suatu apa pun. Kation tembaga (II) disebut zat pengoksidasi (oksidator). Oksidator menerima elektron yang berasal dari spesies kimia yang telah teroksidasi.

 

 

Sementara kation tembaga (II) tereduksi karena mendapatkan elektron. Spesies yang memberikan elektron disebut zat pereduksi (reduktor). Dalam hal ini, reduktornya adalah logam seng. Dengan demikian, oksidator adalah spesies yang tereduksi dan reduktor adalah spesies yang teroksidasi. Baik oksidator maupun reduktor berada di ruas kiri (reaktan) persamaan redoks.

 

Elektrokimia adalah salah satu dari cabang ilmu kimia yang mengkaji tentang perubahan bentuk energi listrik menjadi energi kimia dan sebaliknya. Proses elektrokimia melibatkan reaksi redoks. Proses transfer elektron akan menghasilkan sejumlah energi listrik. Aplikasi elektrokimia dapat diterapkan dalam dua jenis sel, yaitu sel volta dan sel elektrolisis. Sebelum membahas kedua jenis sel tersebut, kita terlebih dahulu akan mempelajari metode penyetaraan reaksi redoks.Persamaan reaksi redoks biasanya sangat kompleks, sehingga metode penyeteraan reaksi kimia biasa tidak dapat diterapkan dengan baik. Dengan demikian, para kimiawan mengembangkan dua metode untuk menyetarakan persamaan redoks. Salah satu metode disebut metode perubahan bilangan oksidasi (PBO), yang berdasarkan pada perubahan bilangan oksidasi yang terjadi selama reaksi. Metode lain, disebut metode setengah reaksi (metode ion-elektron). Metode ini melibatkan dua buah reaksi paruh, yang kemudian digabungkan menjadi reaksi redoks keseluruhan.

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: