Halaman
63Kimia Unsur SMA Jilid 3Pada pelajaran bab ketiga ini akan dipelajari tentang kelimpahan unsur-unsur di alam, sifat-sifat unsur-unsur halogen, gas mulia alkali, alkali tanah,unsur-unsur periode ketiga dan unsur-unsur transisi periode keempat, pem-buatan dan kegunaan unsur-unsur halogen gas mulia, alkali tanah, unsur-unsur periode ketiga dan unsur transisi periode keempat, dan menentukankadar zat dalam senyawa.BAB 3KIMIA UNSURGambar 3.1 Kegunaan unsur-unsurSumber: Ensiklopedia Sains dan Kehidupan
64KIMIA SMA Jilid 3Beberapa unsur logam dan nonlogam, dalam bentukunsur maupun senyawanya, banyak dimanfaatkan dalam ke-hidupan sehari-hari. Penggunaan beberapa unsur logam dannonlogam meningkat dengan berkembang pesatnya industri,baik sebagai alat, bahan dasar, maupun sumber energi.Unsur-unsur logam umumnya diperoleh sebagai bijihlogam dalam batuan. Alam Indonesia sangat kaya akan sum-ber mineral bijih logam, karena itu perlu penguasaan teknologiuntuk mengolahnya menjadi logam yang dibutuhkan.Pada bab ini dibahas beberapa unsur logam dan be-berapa unsur nonlogam yang berperan penting bagi kesejah-teraan hidup manusia.Pada umumnya unsur-unsur logam terkandung dalambatuan sebagai senyawa yang disebut mineral bijih logam.Tujuan Pembelajaran:Setelah melakukan percobaan dan mengamati hasil percobaan diharapkan siswa mampu:zmengidentifikasi kelimpahan unsur-unsur di alam dan produk-produk yang mengan-dung unsur tersebut;zmenguraikan sifat-sifat fisis dan kimia unsur baik melalui percobaan atau diskusi;zmenjelaskan pembuatan, kegunaan, dan dampak yang ditimbulkan dalam kehidup-an sehari-hari;zmenentukan kadar zat dalam produk kimia melalui percobaan serta mempresentasi-kannya.Bab 3Kimia UnsurA. Unsur-unsur di Alam
65Kimia Unsur SMA Jilid 3Emas dan perak terdapat dalam keadaan murni terse-bar di beberapa daerah yaitu Salido (Sumatra Barat), RejangLebong (Sumatra Selatan), Bengkulu, Cikotok (Jawa Barat),Paleleh (Sulawesi Utara), Bolaang Mongondow (SulawesiTengah), Kota Waringin (Kalimantan Barat).Untuk memperoleh logam-logam berat seperti besi,timah, dan tembaga dari bijihnya, biasanya dilakukan melaluilangkah-langkah pemekatan, pengeringan, pembakaran (un-tuk bijih yang bukan oksida), reduksi, dan pemurnian. Alumi-nium diperoleh melalui elektrolisis.1. Komposisi alkali dalam kerak bumiLogam alkali termasuk logam yang sangat reaktif.Di alam tidak terdapat dalam keadaan bebas, melainkandalam keadaan terikat dalam bentuk senyawa.Berbagai bijih logam tersebar di seluruh Indonesia dan bebera-pa di antaranya tercantum dalam tabel berikut ini.Tabel 3.1 Beberapa mineral bijih logamLogamMineralRumusDaerahBesiNikelAluminiumTimahTembagahematitmagnetitsideritpiritpentlanditgarneritbauksitkasiteritkalkopiritFe2O3Fe3O4FeCO3FeS2(FeNi)SH2(NiMg)SiO42H2OAl2O3×2H2OSnO2CuFeS2Kalimantan Barat, Sumatra Barat,Sumatra Selatan, Sulawesi TengahSulawesi Tengah, SulawesiTenggaraBintan, Kalimantan BaratBangka, Belitung, Singkep, Kari-munPegunungan Jayawijaya, Kaliman-tan Barat
66KIMIA SMA Jilid 3Berikut ini tabel kadar unsur-unsur alkali di kerakbumi dalam satuan bpj (bagian per sejuta).Unsur yang paling banyak adalah Na dan K. Keduaunsur ini banyak terdapat dalam air laut dalam bentuksenyawa NaCl dan KCl.2. Unsur-unsur alkali tanah tidak terdapat bebas dialam, tetapi terdapat dalam bentuk senyawanyaa. Berilium terdapat dalam bijih beril (Be3Al2(SiO3)6).b. Magnesium sebagai dolomit (MgCO3CaCO3), karnalit(KClMgCl26H2O).c. Kalsium sebagai CaCO3 pada batu kapur dan pualam,batu tahu/gipsum (CaSO42H2O).d. Stronsium sebagai stronsianit (SrCO3) dan galestin(SrSO4).e. Barium sebagai bijih barit (BaSO4).3. Unsur-unsur periode ketiga di alamTerdapatnya:UnsurKadar (bpj)LiNaKRbCs6528.30025.9003107UnsurSebagai senyawaNaMgNaNO3: Senyawa chilliNaCl:Dalam air lautMgCO3: MagnesitMgSO47H2O: Garam inggrisKClMgCl26H2O: KarnalitMgCO3CaCO3: DolomitMgCl2: Dalam air laut
67Kimia Unsur SMA Jilid 34. Unsur-unsur transisi periode keempat di alamDi alam unsur-unsur transisi periode keempat ter-dapat dalam senyawa/mineral berupa oksida, sulfida, ataukarbonat. Berikut ini tabel beberapa mineral terpentingdari unsur-unsur transisi periode keempat.Tabel 3.2 Beberapa mineral dari unsur transisiperiode keempatLogamNama mineralRumusTiCrMnFeCoNirutilekromitpirolusitmanganithematitmagnetitpiritsideritlimonitkobaltitpentlanditTiO2Cr2O3FeOMnO2Mn2O3H2OFe2O3Fe3O4FeS2FeCO3Fe2O3H2OCoAsSFeNiSUnsurSebagai senyawaAlSiPSClAl2O32SiO22H2O: KaolinAl2O3nH2O: BauksitNa3AlF6: KriolitSiO2: PasirAl2O32SiO22H2O: Tanah liatCa3(PO4)2: Fosfit, dalam tulangBebas di alamFeS2: PiritCaSO42H2O: GipsNaCl: Dalam air laut
68KIMIA SMA Jilid 3B. Sifat-sifat Unsur1. Sifat unsur-unsur utamaa. Sifat halogen1) Halogen merupakan golongan yang sangat reaktifdalam menerima elektron dan bertindak sebagaioksidator kuat dalam satu golongan. Makin ke atas,oksidator makin kuat.2) Keelektronegatifan halogen dalam satu golonganmakin ke atas makin besar. Unsur yang paling elek-tronegatif dibanding unsur lain dalam sistem peri-odik adalah fluor (perhatikan data keelektrone-gatifan).3) Jari-jari atom halogen dalam satu golongan makinke atas makin kecil (perhatikan data). Ini berartimakin ke atas ukuran molekul makin kecil, makagaya tarik-menarik antar-molekul (gaya Van derWaals) akan makin kecil. Perhatikan juga titik didihdan titik lelehnya, makin ke atas makin kecil.LogamNama mineralRumusCuZngarneritkalkopiritkalkositemalachitseng blendesmith soniteH2(NiMg)SiO42H2OCuFeS2Cu2SCu2(OH)2CO3ZnSZnCO3
69Kimia Unsur SMA Jilid 3Tabel 3.3 Data sifat-sifat unsur halogenUnsur halogen sangat berbahaya terhadapmata dan tenggorokan. Unsur halogen mempunyaibau yang merangsang dan berwarna.Walaupun brom berwujud cair, tetapi brommudah sekali menguap. Begitu juga iodium, mudahsekali menyublim.4) Unsur golongan halogen bersifat oksidator. Urutankekuatan oksidator halogen dapat dilihat dari datapotensial reduksinya:F2 + 2 eo2 F–; E° = +2,87 VCl2 + 2 eo2 Cl–; E° = +1,36 VBr2 + 2 eo2 Br–; E° = +1,07 VI2 + 2 eo2 I–; E° = +0,54 VBerdasarkan data tersebut, makin ke atas,daya oksidasinya (oksidator) makin kuat. Data inidapat digunakan untuk memperkirakan apakahreaksi halogen dengan senyawa halida dapat ber-langsung atau tidak. Caranya dengan menghitungpotensial sel, jika harga potensial sel positif berartireaksi berlangsung dan jika harga potensial selnegatif berarti reaksi tidak berlangsung.SifatFluorKlorBromIodiumAstatinMassa atomJari-jari atom (A)Titik leleh (°C)Titik didih (°C)KeelektronegatifanWujudWarna1972–220–1884,1gaskuningmuda35,599–101–352,8gashijaukekuningan80115–7592,8cairmerahcokelat1271331131832,5padatungu2101553023372,2padat
70KIMIA SMA Jilid 3Halogen (yang bebas/diatomik) yang bera-da di atas dapat bereaksi dengan halida (senyawa/ion halida) yang berada di bawahnya. Contoh reaksiberlangsung:F2 + 2 Cl–o2 F– + Cl2Cl2 + 2 I–o2 Cl– + I2F2 + 2 Br–o2 F– + Br2Cl2 + 2 NaBro2 NaCl + Br2Br2 + 2 KIo2 KBr + I2Jika halogen yang bebas berada di bawahsenyawa/ion halida, maka reaksi tidak berlang-sung. Contoh reaksi tidak berlangsung:Cl2 + 2 F–reaksi tidak berlangsungI2 + 2 Cl–reaksi tidak berlangsungBr2 + CaF2reaksi tidak berlangsungI2 + 2 KBrreaksi tidak berlangsungSecara sederhana halogen yang di atasdapat mendesak/mengusir halida yang di bawah-nya, seperti atasan dapat mengusir bawahannya.Halogen di bawah tidak dapat mendesak/mengusir halida yang di atasnya, seperti bawahantidak dapat mengusir atasannya.5) Mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu, ke-cuali fluor.FClBrI
71Kimia Unsur SMA Jilid 3Asam oksihalida bersifat sebagai zat peng-oksidasi (oksidator). Makin banyak atom O yangdiikat, oksidator makin kuat.Sifat asam dari oksihalida akan bertambahkuat dengan bertambahnya jumlah atom O. Jadi,urutan kekuatan asam: HClO < HClO2 < HClO3 <HClO4.b. Sifat gas muliaGas mulia dalam sistem periodik terdapat dalam go-longan VIIIA.Gas mulia dahulu juga disebut golongan nol.Gas mulia terdiri atas unsur-unsur helium (He), neon(Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), dan radon(Rn). Radon bersifat radioaktif.Tabel 3.5 Sifat unsur-unsur gas muliaFluorinTabel 3.4 Bilangan oksidasi halogen, oksida halogen, danasam oksihalogenBilanganOksidasiKlorinBromin IodinKlorinBrominIodinOksida HalogenAsam OksihalogenNama Umum––––+1+3+5+7CI2OCI2O3CI2O5CI2O7Br2OBr2O3Br2O5Br2O7I2OI2O3I2O5I2O7HClO*HClO2*HClO3*HClO4HBrO*HBrO2*HBrO3*HBrO4*HIO*HIO2*HIO3HIO4asam hipohalitasam halitasam halatasam perhalat* Hanya terdapat sebagai larutan encer dan tidak stabil.HeNeArKrXeRnNomor atomMassa atomJari-jari atom (Å)Energi ionisasi (kJmol–1)Titik didih (°C)Titik leleh (°C)240,932.640–269–27210201,122.080–246–24918401,541.420–180–18936841,691.350–152–157541311,901.170–107–112862222,201.040–62–71Gas muliaSifat
72KIMIA SMA Jilid 3Sifat-sifatnya:1) Unsur-unsur gas mulia mengandung 8 elektronpada kulit terluarnya kecuali He mengandung 2elektron.2) Energi ionisasinya sangat tinggi, akibatnya unsur-unsur gas mulia sukar bereaksi dengan unsur-unsur lainnya.3) Pada tabel dapat dilihat bahwa titik leleh dan titikdidihnya sangat rendah, namun baik titik leleh mau-pun titik didih makin ke bawah makin tinggi, sesuaidengan makin besarnya massa atom gas mulia.4) Molekul gas mulia monoatomik.c. Sifat alkali dan alkali tanahUnsur-unsur kedua golongan tersebut sebagaiberikut.Golongan alkaliGolongan alkali tanahLi (Litium)Be (Berilium)Na (Natrium)Mg (Magnesium)K (Kalium)Ca (Kalsium)Rb (Rubidium)Sr (Stronsium)Cs (Sesium)Ba (Barium)Fr (Fransium)Ra (Radium)Dalam sistem periodik, alkali terletak pada go-longan IA (kecuali H) dengan elektron valensi 1 yaituns1. Sedangkan alkali tanah terletak pada golonganIIA dengan elektron valensi 2 yaitu ns2. Kedua golong-an ini dimulai pada periode 2. Dengan elektron valensiyang kecil, maka kedua golongan ini sangat mudahmelepaskan elektron, yaitu mudah melakukan reaksioksidasi. Dengan demikian kedua golongan ini disebutsebagai zat pereduksi yang kuat (reduktor kuat). Sifatreduksinya makin ke kiri makin kuat dan makin ke ba-wah makin kuat.
73Kimia Unsur SMA Jilid 3Jadi, sifat reduktor alkali lebih kuat dibandingalkali tanah.Berdasarkan mudahnya melepaskan elektron,maka secara umum sifat-sifat kedua golongan tersebutsebagai berikut.1) Sebagai reduktor kuat.2) Mudah bereaksi (sangat reaktif) dengan unsur-unsur nonlogam.3) Mudah bereaksi dengan air kecuali Be. SedangkanMg bereaksi dengan air panas. Reaksi dengan airmenghasilkan gas hidrogen dan membentuk basa.2 Na(s) + 2 H2O(l)o 2 NaOH(aq) + H2(g)Ca(s) + 2 H2O(l)o Ca(OH)2(aq) + H2(g)4) Oksidanya dalam air bersifat basa sehingga disebutoksida basa.Na2O + N2O o 2 NaOHCaO + H2O o Ca(OH)2Kedua logam tersebut bersifat alkalis (pembentukbasa).5) Logam alkali tanah dapat bereaksi dengan gasnitrogen pada suhu tinggi, menurut reaksi:3 Mg + N2o Mg3N2Sedangkan pada alkali hanya logam Li yang dapatbereaksi dengan nitrogen.6 Li + N2o 2 Li3N6) Logam alkali sifat kelogamannya lebih kuat diban-ding sifat logam alkali tanah. Dalam satu golongan,baik alkali maupun alkali tanah makin ke bawahmakin kuat sifat logamnya. Sesium paling bersifatlogam dan litium kurang bersifat logam. Barium me-rupakan logam alkali tanah paling reaktif, sedang-kan berilium merupakan logam yang kurang reaktif.
74KIMIA SMA Jilid 3a) Jari-jari atomMakin ke bawah jari-jari atom makin besar, ber-arti makin mudah melepaskan elektron.b) KeelektronegatifanDengan harga keelektronegatifan yang kecil,maka atom logam alkali dan alkali tanah cen-derung melepaskan elektron dan membentukbilangan oksidasi positif dengan atom non-logam.c) Energi ionisasiUntuk alkali tanah ada energi ionisasi pertama,artinya melepaskan satu buah elektron dariatom:xox+ + eSedangkan energi ionisasi kedua terjadi dari ionx+ melepaskan satu buah elektron:x+ox2+ + e8) Tes nyalaMenurut teori atom Niels Bohr, bahwa energiyang dibebaskan dari atom yang tereksitasi, fak-tanya berupa spektrum garis dari setiap unsur. Be-berapa spektrum terletak pada panjang gelom-bang sinar tampak sehingga kita dapat mengamati-7) Untuk lebih jelas tentang sifat periodik kedua go-longan tersebut perhatikan tabel berikut.Tabel 3.6 Sifat-sifat periodik unsur alkali dan alkali tanahUnsurSifatUnsur Alkali Li Na K Rb CsUnsur Alkali tanah Be Mg Ca SrBa1,23 1,572,03 2,162,351,00,90,80,80,7520 496419 4033750,891,361,741,911,981,51,21,01,00,9(I) 899737590549503(II) 1.757 1.450 1.1451.064965Jari-jari atom (Å)KeelektronegatifanEnergi ionisasi(kJmol–1)
75Kimia Unsur SMA Jilid 3nya. Pengamatan dapat dilakukan dengan mem-bakar senyawa yang mengandung unsur tersebut,kemudian diamati warna nyala api yang terjadi.Tabel 3.7 Warna tes nyala unsur alkali danalkali tanahMasing-masing warna mempunyai panjanggelombang tertentu dan ini berarti energi yang di-bebaskannya juga tertentu.d. Sifat unsur periode ketigaUnsur-unsur periode ketiga terdiri atas:Berdasarkan elektron valensi yang bervariasi, makasifat-sifat periodik unsur periode tiga sebagai berikut.Tabel 3.8 Sifat periodik unsur periode tigaunsurnatrium kalium kalsium stronsiumbariumWarnaNyalakuningungumerahmerah tuahijaupucatUnsurElektron valensiNatrium (Na)Magnesium (Mg)Aluminium (Al)Silikon (Si)Fosfor (P)Belerang (S)Klor (Cl)[Ne] 3s1[Ne] 3s2[Ne] 3s2 3p1[Ne] 3s2 3p2[Ne] 3s2 3p3[Ne] 3s2 3p4[Ne] 3s2 3p5NaMgAlSiPSJari-jari atom (Å)Energi ionisasi (kJmol–1)KeelektronegatifanBiloks tertinggiRumus oksida tertinggi1,574961,0+1Na2OCl1,367391,3+2MgO1,245801,5+3Al2O31,177901,8+4SiO21,101.0632,1+5P2O51,041.0042,4+6SO30,991.2562,9+7Cl2O7Sifat
76KIMIA SMA Jilid 31) Sifat reduktor/oksidatorJari-jari atom dari Na ke Cl makin kecil berartimakin sukar melepaskan elektron atau makinmudah menerima elektron. Hal ini sesuai denganharga keelektronegatifan yang makin besar.Makin mudah menerima elektron berarti ma-kin mudah melakukan reaksi reduksi, maka oksi-dator makin kuat. Hal ini didukung dari data poten-sial reduksi yang makin positif dan makin besar.Kebalikannya, berarti makin ke kiri reduktormakin kuat.oksidator makin kuatNa Clreduktor makin kuatNatrium termasuk reduktor yang kuat, initerbukti dari:a) Reaksi dengan air sangat reaktif.b) Potensial reduksi standar besar dan negatif.c) Energi ionisasi kecil.2) Kekuatan logamSesuai dengan sifat reduktornya, maka ma-kin ke kiri sifat logam makin kuat. Pengelompokansifat logam dari unsur periode tiga sebagai berikut.NaMgAlSiPSRumus basa/asam ter-tinggiKekuatan basa/asamPotensial reduksi stan-dar (V)NaOHbasakuat–2,71ClMg(OH)2basalemah–2,37Al(OH)3amfoter–1,66H2SiO3asamlemah–0,86H3PO4asamlemah–0,43H2SO4asamkuat+0,36HClO4asamkuat+ 1,36Sifat
77Kimia Unsur SMA Jilid 3Tabel 3.9 Sifat kekuatan logam periode tigaNatrium, magnesium, dan aluminium terma-suk logam yang lunak dan mengilap. Logam na-trium mudah diiris, sedangkan logam magnesiumdan aluminium mudah dibengkokkan.Silikon berwarna abu-abu, gelap, dan sa-ngat keras. Hal ini berkaitan dengan jumlah elektronvalensi sebanyak 4 buah. Jadi, unsur ini sukar me-lepaskan dan menerima elektron. Silikon, sepertihalnya intan, membentuk struktur molekul yang be-sar. Silikon bersifat semikonduktor.Fosfor, belerang, dan klor termasuk unsurnonlogam dalam keadaan bebas membentuk mole-kul atomik yaitu fosfor membentuk P4, belerangmembentuk S8, dan klor membentuk Cl2.3) Kekuatan basa/asam Sesuai dengan kekuatan logam, makin kekiri makin kuat, maka sifat basa makin ke kiri makinkuat.NaOH termasuk basa kuat.Mg(OH)3 termasuk basa lemah.Al(OH)3 termasuk amfoter (dapat bersifat asamatau dapat bersifat basa).Reaksi terhadap asam atau terhadap basa dariAl(OH)3 seperti pada Be(OH)2.Al(OH)3(aq) + 3 HCl(aq)o AlCl3(aq) + 3 H2O(l) basa asamUnsurSifatNalogamMglogamAllogamSimeta-loidPnon-logamSnon-logamClnon-logam
78KIMIA SMA Jilid 3Jika Al(OH)2 direaksikan dengan NaOH berartiAl(OH)3 bertindak sebagai asam, dituliskan H3AlO3,maka reaksinya:H3AlO3(aq) + NaOH(aq)o Na3AlO3(aq) + 3 H2O(l)asam basae. Sifat unsur-unsur transisi periode keempatUnsur-unsur transisi periode keempat mempu-nyai sifat-sifat yang khas. Sifat-sifat khas unsur transisiperiode keempat antara lain:1) Bersifat logam, maka sering disebut logam transisi.2) Bersifat logam, maka mempunyai bilangan oksidasipositif dan pada umumnya lebih dari satu.3) Banyak di antaranya dapat membentuk senyawakompleks.4) Pada umumnya senyawanya berwarna.5) Beberapa di antaranya dapat digunakan sebagaikatalisator.Untuk mengetahui lebih lanjut sifat-sifat unsur transisiperiode keempat dapat dilihat pada tabel berikut.ScKonfigurasielektron(di luarargon)Tenagaionisasi(kJmol–1)M2+ + 2eWarna ionM2+SifatTiVCrMnFeCoNiCu3d1 4s21.872-3d2 4s21.970cokelat3d3 4s22.018ungu3d5 4s22.243biru3d6 4s22.222hijau3d7 4s22.397merahmuda3d10 4s22.705biru3d5 4s22.226merahmuda3d8 4s22.486hijauTabel 3.9 Sifat unsur transisi periode keempat
79Kimia Unsur SMA Jilid 3ScElektrone-gativitasMassajenisJari-jariatom (nm)Jari-jari ionm2+SifatTiVCrMnFeCoNiCu1,33,00,1441,54,51,321,65,960,1221,67,200,1171,87,890,1160,831,88,90,1150,831,98,920,1250,801,57,200,1170,911,88,90,1170,78BilokUnsur+2+3+4+5+6+7ScTiVCrMnFeCoNiCuZn--ungubirumerah mudahijau mudamerah mudahijaubirutidakberwarnatidakberwarnaunguhijauhijau-kuningbiru---tidakberwarnabiru----------merah---------jinggahijau----------ungu-----Tabel 3.10 Warna senyawa unsur transisi periode keempatdengan bilangan oksidasi
80KIMIA SMA Jilid 31. HalogenKegunaannya:CCl2F2: Gas freon (freon–12) digunakan sebagai zatpendingin pada lemari es dan AC.NaF: Natrium fluorida digunakan sebagai obatpenguat pada kayu.DDT: Dikloro Difenil Trikloro etana digunakan se-bagai insektisida.PVC: Polivinil klorida digunakan sebagai plastikuntuk pipa pralon.CaOCl2: Digunakan sebagai serbuk pengelantangdan desinfektan.NaClO: Kaporit sebagai serbuk pengelantangKClO3: Digunakan dalam industri korek api.KCl: Digunakan untuk pupuk.NaBr: Digunakan dalam kedokteran sebagai obatpenenang.Pembuatan:Unsur-unsur halogen dapat dibuat dengan jalan oksidasi,reduksi, dan elektrolisis.Klor: – OksidasiDengan memanaskan campuran MnO2,NaCl, dan H2SO4 pekat.– Elektrolisis lebur NaCl menghasilkan gasklor di anode.– Elektrolisis lebur NaCl, dihasilkan gas Cl2pada anode dan Na pada katode.– Elektrolisis larutan NaCl dengan meng-gunakan diafragma, dihasilkan gas Cl2pada anode dan NaOH pada katode.C. Manfaat Unsur dan Senyawanya
81Kimia Unsur SMA Jilid 32. Nitrogen dan oksigena. NitrogenDalam keadaan bebas terdapat di udara (± 78%);dalam keadaan terikat sebagai KNO3 dan NaNO3(sendawa Chili).Pembuatan:Dalam teknik/industri : dengan distilasi udara cair.Dalam laboratorium : dengan memanaskan NH4NO2 NH4NO2(s)o 2 H2O(l) + N2(g)Senyawa yang penting:NH3 : dibuat dengan Proses Haber–Bosch N2(g) + 3 H2(g)o 2 NH3(g)Sebagai bahan baku pembuatan pupuk urea.HNO3 (asam nitrat): dibuat dengan proses Ostwald.b. OksigenPembuatan oksigen:1) Proses elektrolisis air.2) Proses penyulingan udara.3) Memanaskan garam tertentu dan oksida logamberat2 KClO3(s)o 2 KCl(s) + 3 O2(g)2 HgO(s)o 2 Hg(l) + O2(g)Brom: – OksidasiDengan mengalirkan gas Cl2 ke dalamair laut.Cl2(g) + 2 Br–(aq)o 2 Cl–(aq) + Br2(aq)Iodium: –ReduksiDengan menambah NaHSO3 ke dalamlarutan NaIO32 IO3–(aq) + 5 HSO3–(aq)o 3 HSO4–(aq) +2 SO42–(aq) + H2O(l) + I2(aq)
82KIMIA SMA Jilid 3OzonOzon merupakan alotrop dari oksigen. Ozon dapat dibuatdengan mengalirkan gas oksigen ke dalam busur listrik.3O2(g)o 2O3(g)Ozon digunakan sebagai desinfektan pada air, sebagaipengganti klor.3. Alkali dan alkali tanaha. Senyawa-senyawa alkaliNaOH : Disebut soda apiDigunakan sebagai bahan baku untuk pem-buatan sabun, detergen, kertas, serat rayon.Na2CO3: Natrium karbonat dikenal dengan namasoda.Digunakan dalam industri kaca, melunakkanair sadah dan menghilangkan noda minyak.NaHCO3: Natrium bikarbonat juga disebut soda kue.Digunakan untuk pembuatan kue.Pembuatan:Logam alkali dibuat dengan elektrolisis cairan garam-nya (sebagai klorida).Reaksi : LCl(l)oL+ + Cl–Katode : L+ + e–oLAnode : 2 Cl–oCl2 + 2 e–b. Senyawa-senyawa alkali tanah1) Magnesium oksida (MgO)Digunakan untuk bahan gading tiruan, obat penya-kit mag, dan pelapis tanur.2) Magnesium sulfat berkristal (MgSO47H2O)Digunakan sebagai obat kuras dengan nama ga-ram inggris.3) Kalsium oksida (CaO)Kalsium oksida disebut juga kapur tohor ataugamping. Digunakan dalam industri besi, semen,soda, kaca.
83Kimia Unsur SMA Jilid 34) Kalsium karbida (CaC2)Kalsium karbida disebut juga karbit, digunakan untukmembuat gas asetilen.5) Kalsium sulfat (CaSO4)Kalsium sulfat yang mengandung 2 molekul air kristaldisebut batu tahun (CaSO42H2O).Pembuatan:Logam alkali tanah dibuat dengan elektrolisis garam klo-rida cairannya.MCl2o M2+ + 2 Cl–Katode : M2+ + 2 e–o MAnode : 2 Cl–o Cl2 + 2 e–4. Unsur-unsur Periode KetigaPembuatan dan kegunaannyaa. NatriumDibuat dengan cara elektrolisis leburan NaClReaksi : NaCl(l)o Na+ + Cl–Katode : Na+ + e–o NaAnode : 2 Clo Cl2 + 2 e–Natrium tidak dapat dibuat dengan elektrolisis air laut.Natrium disimpan dalam minyak tanah.Kegunaannya:Sebagai lampu penerangan di jalan-jalan raya. Natriummempunyai kemampuan menembus kabut.b. MagnesiumDibuat dengan cara elektrolisis lelehan MgCl2.Kegunaannya:Untuk aliase (magnalium), digunakan untuk kerangkapesawat terbang dan lampu kilat dalam fotografi.c. AluminiumDibuat dengan elektrolisis dari bauksit yang murni.
84KIMIA SMA Jilid 3Al2O3o Al3+ + O2–Katode (grafit) : 4 Al3+ + 12 e–o 4 AlAnode (grafit) : 3 C + 6 O2–o 3 CO2 + 12 e–3 C + 4 Al3+ + 6 O2–o 4 Al + 3 CO2Anode sedikit demi sedikit akan habis.Gambar 3.2 Elektrolisis aluminiumd. SilikonDibuat dengan mereduksi SiO2 dengan karbonSiO2 + C oqC000.3 Si + 2COKegunaannya:– Bahan bakar pada pembuatan jenis-jenis gelas ataukaca.– Bahan-bahan solar sel.– Sebagai semikonduktor.1) Al2O3 murni dicampur dengan Na3AIF (kriolit) untukmenurunkan titik leleh Al2O3 dan bertindak sebagaipelarut untuk pemurnian Al2O3.2) Dielektrolisis, reaksi yang terjadi:+anode grafitkerak padat darielektrolitlarutan Al2O3 dalamkriolit cairaluminium cairlapisan grafit yangdihubungkan katode
85Kimia Unsur SMA Jilid 3e. FosforDibuat dengan Proses WohlerCa3(PO4)2 + 3 SiO2qo1.300 C 3 CaSiO3 + P2O52 P2O5 + 10 C o P4 + 10 CODikenal dalam 2 bentuk alotropi, yaitu fosfor putih danfosfor merah.Kegunaannya:– Bahan untuk membuat pupuk superfosfat.– Bahan untuk membuat korek api.f. BelerangTerdapat bebas di alam, terutama di daerahgunung berapi. Dikenal dalam 2 bentuk alotropi, yaitumonoklin (di atas suhu 96 °C) dan rombik (di bawahsuhu 96 °C).Kegunaannya:Sebagai bahan baku pembuatan asam sulfat H2SO4(Proses Kontak dan Proses Kamar Timbal).1) Asam sulfat (H2SO4)Asam sulfat adalah zat cair kental, tak ber-warna, bersifat sangat higroskopis. Asam sulfat da-pat menarik hidrogen dan oksigen dari senyawanyadengan perbandingan 2 : 1. Senyawa-senyawayang mengandung H dan O seperti gula, selulosa,dan kayu akan hangus bila dituangi asam sulfatpekat. Selain bersifat higroskopis, asam sulfat pe-kat merupakan oksidator kuat.2) Pembuatan asam sulfatDalam dunia industri asam sulfat dibuat de-ngan 2 cara, yaitu:a) Menurut proses kontak.b) Menurut proses bilik timbal/kamar timbal.Proses kontak dengan proses kamar timbalmempunyai persamaan dan perbedaan.
86KIMIA SMA Jilid 31) Persamaan : bahan dasar SO2 dari pembakaranbelerang.2) Perbedaan : katalis yang digunakan pada proseskamar timbal adalah campuran NOdan NO2 (uap nietreusa).Hasil kemurniannya:1) Proses kontak: 98–100%2) Proses kamar timbal : ± 77%1) Proses kontakBahan baku asam sulfat adalah gas SO2 yang di-peroleh dengan pemanggangan pirit atau pemba-karan arang.Reaksinya: 4 FeS2 + 11 O2o 2 Fe2O3 + 8 SO2atau: S + O2o SO2Gas belerang dioksidasi yang terjadi dicampurdengan udara dialirkan melalui katalisator kontak(V2O5) pada suhu ± 400 °C.Dalam tanur kontak, gas SO2 + O2 diembuskan kedalam tanur hingga bersentuhan dengan lempeng-lempeng yang dilapis V2O5 dalam tanur tersebutsebagai zat kontak.Gambar 3.3Pembuatan H2SO4 dengan proses kontakSO2 + O2 + kotoranH2OSO3 + O2+ H2OH2O4SO3 + O2katalispadatudaraH2SO4SO2 + 12O2 +H2O H2SO4V2O3BelerangudaraFungsi: pembakaran belerangS4 + 8 O2o 8 SO2SampahmenghilangkankotoranH2SO4 +H2O +SO2 + O2PembakarankatalistikSO2H2SO4SO3Asam sulfar berasap menyerapSO3(g) dalam H2SO4500 °C
87Kimia Unsur SMA Jilid 3Reaksi yang terjadi:SO2 + V2O5SO3 + V2O4V2O4 + 12O2V2O5SO2 + 12O2SO3Dalam reaksi ini V2O5 tidak hanya bertindak seba-gai katalis, tetapi juga bertindak sebagai oksidator.Oleh karena itu, dalam proses kontak V2O5 ber-tindak sebagai katalis oksidator.Gas SO3 yang terjadi dialirkan ke dalam larutanasam sulfat encer, sehingga terjadi asam pirosulfat.Reaksinya: SO3 + H2SO4o H2S2O7Dengan menambahkan air ke dalam campuran inidiperoleh asam sulfat pekat (98%).Reaksinya: H2S2O7 + H2O o 2 H2SO42) Proses bilik timbalBahan baku dalam proses ini sama seperti padaproses kontak yaitu gas SO2. Katalis yang diguna-kan pada proses ini ialah gas NO dan NO2.Gas SO2, NO, NO2, dan uap air dialirkan ke dalamruang yang bagian dalamnya dilapisi Pb (timbal).Reaksi yang terjadi:2 S(s) + 2 O2(g)o2 SO2(g)2 SO2(g) + 2 NO2(g)o2 SO3(g) + 2 NO(g)2 SO3(g) + 2 H2O(l)o2 H2SO4(aq)2 NO(g) + O2(g)o2 NO2(g)Reaksi total:2 S(s) + 2 O2(g) + 2 H2O(l) + 2 H2O(l) o2 H2SO4(aq)+
88KIMIA SMA Jilid 3Gambar 3.4Pembuatan asam sulfat menurut proses kamar timbalg. KlorDapat dibuat dengan elektrolisis leburan NaClatau elektrolisis larutan NaCl dengan menggunakandiafragma.Kegunaannya:Sebagai desinfektan (Ca(OCl)2), pemutih NaClO.h. ArgonDigunakan sebagai pengisi bola lampu listrikdalam pengelasan dan pencegahan perkaratan.katalis (NO, NO2) uapSO2 + O2kamar berlapis timbalSO2 + O2 +H2O + NO22 SO2 + O2 + H2O + NO+ NO2o 2 HNOSO4 asam nitrosil2 HNOSO4 + H2O o2 H2SO4 + NO + NO2NO + NO2 + H2Oke pembersihan katalisBelerang oooooudaraBahan:Belerang terbakarS2 + 8 O2o 8 SO2H2SO4Ditambahkan(NO, NO2) katalis H2SO4(62,5%)Oksidasi katalistikSO2 reaksi dengan H2OSO2 + 12 O2o SO3SO2 + H2O o H2SO4
89Kimia Unsur SMA Jilid 35. Unsur-unsur transisi periode keempata. PenggunaanUnsurDalam bentukKegunaanTiVCrMnFeNiCuTiCl3(Al2C2H5)6V2O5 atau VO3–logam campurMnO2serbuklogam campurserbuk Nilogam campurKatalis dalam polimerisasi ete-na.Katalis dalam pembuatanH2SO4 menurut proses Kontak.Baja krom terdiri atas Cr, Mn,dan Si; nikrom terdiri atas Ni,Fe, Cr, stainless steel terdiriatas Cr, Fe, dan Ni.Pengisi baterai kering (batukawi); katalis pada penguraianKClO3 dan H2O2.Katalis pada pembuatan amo-nia, NH3 menurut proses HaberBosch.Berbagai baja.Katalis pada proses pengeras-an minyak tumbuhan (hidroge-nasi) seperti pembuatan mar-garin.Kuningan terdiri atas Cu danZn, perunggu terdiri atas Cu,Sn, dan Zn, monel (digunakanuntuk alat dapur atau baranghiasan) terdiri atas Ni dan Cu.Alnico (pembuatan magnet)terdiri atas Al, Ni, Cu, dan Fe.
90KIMIA SMA Jilid 3b. Pengolahan1) Tembagaa) Bahan baku adalah kalkopirit, CuFeS.b) Pengolahan dengan proses oksidasi reduksi.c) Bagan pengolahan tembaga sebagai berikut.bijih kalkopirit 5% CuFeS2 digiling + air + minyak + detergen + udara (ditiupkan) o FLOTASICuFeS2dipanggang, ROASTING + SiO2untuk mengikat FeO menjadi kerak FeSiO3Cu2O hasil roasting + CuS hasil flotasidipanaskan dalam tanur tertutup, REDUKSICu – blister copperelektrolisis, PEMURNIANCu, murni (pada katode)2) Besia) Bahan baku terdiri atas: bijih besi, Fe2O3 atauFe2O4, CaCO3, atau SiO2 kokas (C).b) Pengolahan dengan proses tanur tinggi.c) Bagan pengolahan besi dengan proses tanur tinggi.
91Kimia Unsur SMA Jilid 3– Campuran bahan baku akan turun ke bagian bawahdengan suhu yang lebih tinggi ± 800 °C. Di sini karbonterbakar menjadi CO2 dan gas CO2 yang terjadi dire-duksi oleh karbon menjadi gas CO.C + O2o CO2CO2 + C o 2 COGas CO yang terjadi mereduksi bijih besi.Reaksinya:3 Fe2O3 + CO o 2 Fe3O4 + CO2Fe3O4 + CO o 3 FeO + CO2FeO + CO o Fe + CO2– Besi yang terbentuk masih dalam bentuk padat (titiklebur besi ± 1.540 °C) dan terus turun ke bagian lebihbawah lagi. Di sini besi yang terbentuk menyerap kar-bon. Oleh karena itu, daerah ini disebut daerah karbu-rasi atau daerah hangus (± 1.000 °C), karena menye-rap karbon, sehingga titik lebur besi turun.Gambar 3.5Tanur tinggi dengan 2 pemanas angin yang bekerja bergantianudara panas kotoran tanur tinggibesi leburgas tanur tinggipemanas anginkelebihan gaske motor gas danke tangki gasudara dinginke cerobong asap
92KIMIA SMA Jilid 3D. Penetapan Kadar Zat dalam SenyawaIodometri adalah titrasi (penetapan) kadar suatu zatberdasarkan reaksi redoks antara iod dan natrium tiosulfat,Na2S2O3.Reduksi : I2(aq) + 2 e–o2 I–(aq)Oksidasi : 2 S2O32–(aq)oS4O62–(aq) + 2 e–Redoks: I2(aq) + 2 S2O32–(aq)o2 I–(aq) + S4O62–(aq)Reaksi rumusnya:I2(aq) + 2 Na2S2O3(aq)o 2 NaI(aq) + Na2S4O6(aq)Titik ekivalen ditunjukkan dengan indikator amilum yangmemberi warna biru dengan iod.I2 + amilum o iod amilum (biru)Dengan iodometri dapat ditentukan kadar zat-zat yangdapat bereaksi dengan iod atau zat-zat yang bereaksi denganiodida (KI) membebaskan iod. Perhatikan contoh-contoh soalberikut.+– Besi yang telah menyerap karbon ini meluncur lagi kebawah dan mencair (daerah pencairan) besi cairberkumpul di bagian bawah tanur.– Pada bagian atas besi cair terjadi reaksi pembentukankerak.CaCO3o CaO + CO2CaO + SiO2o CaSiO3pasir kerak
93Kimia Unsur SMA Jilid 31. Kadar larutan Na2S2O3 dapat ditetapkan dengan iodmurni sebagai berikut: 2,54 g iod murni dicampur dengan± 5 g kristal KI kemudian diberi sedikit air. Setelah semuaiod larut, ditambah lagi air hingga volume larutan tepat100 m. Larutan ini kemudian diisikan ke dalam buret25 mL. Larutan Na2S2O3 yang akan ditentukan kadar-nya setelah diberi 4–5 tetes suspensi amilum, ditetesidengan larutan I2 tadi (lihat gambar).a. Apa fungsi kristal KI pada pelarutan kristal iod?b. Hitung molaritas larutan iod yang digunakan!c. Bagaimana perubahan warna pada titik ekivalen?d. Tulis persamaan reaksinya!e. Apabila volume larutan iod yang digunakan 20 ml,tentukan molaritas larutan Na2S2O3 itu!Jawab:a. Kristal iod berguna untuk melarutkan iod. Iod sukarlarut dalam air murni tetapi mudah larut dalam larutanI– karena membentuk triiodida:I2(s) + I–(aq)o I3–(aq)b. 2,54 g I2=2, 54254 mol= 0,01 molM=nV molL–1= 0, 010,1 molL–1= 0,1 molL–1c. Amilum + larutan Na2S2O3o tidak berwarna. Setelahada pada titik ekivalen, maka satu tetes saja kelebihanlarutan iod akan memberi warna biru-ungu pada ami-lum. Jadi, terjadi perubahan warna: Tidak berwarnao biru-ungu.d. Persamaan reaksi:I2(aq) + 2 Na2S2O3(aq)o 2NaI(aq) + Na2S4O6(aq)Larutan I225 ml larutanNa2S2O3 + amilumGambar 3.6Proses iodometri
94KIMIA SMA Jilid 3e. 20 ml 0,1 M I2= 20 × 0,1 mmol= 2 mmol 2 mmol I2~ 4 mmol Na2S2O3–Jadi, dalam 25 ml larutan terdapat 4 mmol Na2S2O3.M = nV = 4 mmol25 ml = 0,16 molL–1.Jadi, kadar larutan Na2S2O3 = 0,16 molL–1.2. Kadar larutan NaIO3 akan ditentukan sebagai berikut. Se-banyak 10 ml larutan itu dicampur dengan 5 ml larutanH2SO4 2 M kemudian diberi 10 ml larutan KI 0,5 M (ber-lebih). Setelah diberi 4–5 tetes larutan amilum, larutanditetesi dengan larutan Na2S2O3 0,2 M.a. Apa guna H2SO4?b. Mengapa larutan KI 0,5 M ditambahkan berlebihan?c. Bagaimanakah perubahan warna?d. Tulis persamaan reaksi redoks yang terjadi!e. Bila volume larutan Na2S2O3 yang digunakan = 15 mL,maka tentukan kadar larutan NaIO3!Jawab:a. H2SO4 berguna membuat suasana larutan menjadiasam.b. KI ditambahkan berlebihan sebab:– Tidak mungkin menambahkannya dalam jumlahyang pas karena jumlah NaIO3 belum diketahui.– Kelebihan KI perlu untuk melarutkan I2 yang ter-bentuk.LarutanNa2S2O30,2 M5 ml H2SO4 2 M10 ml KI 0,5 M4–5 tetesamilum kemudian10 ml larutan NaIO3Larutan campuran
95Kimia Unsur SMA Jilid 3c. Perubahan warna dari biru menjadi tak berwarna.d. Reaksi:Pada penambahan larutan KI: 2 I–(aq)oI2(aq) + 2 e–(× 5)2 IO3–(aq) + 12 H+(aq) + 10 e–oI2(aq) + 6 H2O(l)10 I–(aq) + 2 IO3–(aq) + 12 H(aq)o6 I2(aq) + 6 H2O(l)atau10 KI(aq) + 2 NaIO3(aq) + 6 H2SO4(aq)o6 I2(aq) + 5 K2SO4(aq) + Na2SO4(aq)10 KI(aq) + 2 NaIO3(aq) + 6 H2SO4(aq)o6 I2(aq) + 6 H2O(l) + 5 K2SO4(aq) +Na2SO4(aq)e. 15 ml Na2S2O3 0,2 M = 15 × 0,2 mmol= 3 mmol 3 mmol Na2S203~ 1,5 mmol I2 ~ 0,5 mmol NaIO3Jadi, dalam 10 ml larutan terdapat 0,5 mmol NaIO3. M = nV=0, 510 mol/mL = 0,05 molL–1++Pada penambahan Na2S2O3:I2(aq) + 2 e–o2 I–(aq)2 S2O32–(aq)oS4O62–(aq) + 2e–I2(aq) + 2 S2O32–(aq)o2 I–(aq) + S4O62–(aq)I2(aq) + 2 Na2S2O3(aq)o2 NaI(aq) + Na2S4O6(aq)
96KIMIA SMA Jilid 3PercobaanPenentuan kadar NaClO dalam larutan pemutihLarutan pemutih banyak dijual di toko-toko dalamberbagai merek. Larutan pemutih mengandung senyawaoksiklor, yaitu NaClO. Pada label botol di pasaran umum-nya tertera mengandung 5,25% NaClO. Pada kegiatan ini,Anda diminta menguji kadar NaCl;O yang tepat berdasar-kan eksperimen.Alat:Labu erlenmeyer 125 mLPipet volumetri 5 mLPipet tetesGelas ukur 10 mLBahan:Larutan pemutihLarutan Na2S2O3 0,1 MLarutan KI 1 MLarutan HCl 1 MUrutan kerja:1. Masukkan 1 mL larutan pemutih ke dalam labu erlen-meyer menggunakan pipet.2. Tambahkan 2 mL larutan KI 1 M dan 5 mL larutan HCl1 M.3. Titrasi dengan larutan Na2S2O3 0,1 M sampai warnaI2 tepat hilang (Na2S2O3 disiapkan pada gelas ukur,ambillah dengan pipet untuk titrasi, dan catat volumeyang digunakan).4. Hitung kadar ClO– dalam larutan pemutih.Catatan: Larutan pemutih jangan diisap oleh mulut.
97Kimia Unsur SMA Jilid 3Pengamatan:Volume Na2S2O3 0,1 M yang digunakan = ............... mL.Perhitungan:1. Selesaikan reaksi berikut:ClO– + I– + H+o Cl– + I2 + H2OI2 + S2O32–o I– + S4O62–2. Berapa mol Na2S2O3 yang digunakan?3. Berapa perbandingan mol ClO– dengan S2O32– ber-dasarkan reaksi?4. Hitung kadar ClO– pada larutan pemutih tersebut!5. Jika ada perbedaan kadar ClO– dipasang pada labeldengan hasil percobaan, apa penyebabnya? Jelas-kan!Pelatihan1. Selesaikan reaksi di bawah ini dengan cara redoks!a. ClO– + H+ + I– ob. ClO2– + H+ + I–oc. ClO3– + H+ + I–od. IO3– + H+ + I–o2. Untuk mengetahui KClO3 dalam serbuk garam klorat,maka timbang 10 gram garam klorat kotor, kemudianlarutkan dalam air sehingga volumenya tepat 50 mL.Pipet 10 mL dan masukkan ke dalam erlenmeyer kolfyang telah diisi larutan KI dengan HCl secukupnya.Kemudian larutan tersebut dititrasi, ternyata membu-tuhkan 18 mL larutan natrium tiosulfat 0,1 M (Ar K =39, Cl = 35,5 , dan O = 16).a. Bagaimana reaksi yang terjadi?b. Berapa kadar KClO3 dalam garam klorat?
98KIMIA SMA Jilid 3E. Unsur RadioaktifUnsur/zat radioaktif adalah zat yang secara spontanmemancarkan sinar/radiasi. Sinar yang dipancarkan disebutsinar radioaktif.1. Perkembangan KeradioaktifanGejala keradioaktifan pertama kali dikemukakan olehHenry Becquerel seorang ahli berkebangsaan Prancispada tahun 1896. Setelah ditemukan sinar X oleh W.C.Rontgen pada tahun 1895.Pada tahun 1898 Piere Currie dan Marie Currie mene-mukan dua unsur radioaktif yang lain yaitu radium (Ra)dan polonium (Po).Sifat-sifat sinar radioaktif:a. Mempengaruhi/merusak film.b. Dapat mengionkan gas.c. Memiliki daya tembus besar.d. Menyebabkan benda yang berlapis ZnS dapat ber-pendar (berfluoresensi).2. Macam-macam Sinar Radioaktifa. Sinar alfa (D)– Simbol: D4422 atau He– Penemu: E. Rutherford.– Daya tembus kecil, daya ionisasi besar.– Dapat dibelokkan oleh medan listrik/magnet.b. Sinar beta (E)– Simbol: E0011 atau e– Penemu: E. Rutherford.– Daya tembus lebih besar daripada sinar alfa.Gambar 3.6Pengurai sinar radioaktif didalam medan magnetJD+EPbradium
99Kimia Unsur SMA Jilid 3– Daya ionisasi lebih kecil daripada sinar alfa.– Dapat dibelokkan oleh medan listrik/magnet.c. Sinar gama (J)– Simbol: J00– Penemu: Paul Ulrich Villard.– Daya tembus paling besar.– Daya ionisasi paling kecil– Tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik/magnet.– Merupakan gelombang elektromagnetik.3. Partikel-partikel DasarMassa(sma)MuatanNotasiJenispartikel101023400+1–10+1+1+1+2–101111p atau H01e10n01e2211H atau D3311H atau TD4422 atau HeE01J00protonelektronneutronpositrondeutrontritonsinar alfasinar betasinar gama4. Struktur Inti Inti atom tersusun dari partikel-partikel yang disebutnukleon. Suatu inti atom yang diketahui jumlah protondan neutronnya disebut nuklida.
100KIMIA SMA Jilid 3Simbol Nuklida: AZXX = unsur radioaktifA = nomor massa (jumlah p + n)Z = nomor atom (jumlah p)Contoh:23892Uproton = 92neutron = (238 – 92) = 143Macam-macam nuklida:a. Isotop: nuklida yang mempunyai jumlah proton samatetapi jumlah neutron berbeda.Contoh: 20682Pb dan 20782Pbb. Isobar: nuklida yang mempunyai jumlah proton danneutron sama tetapi jumlah proton berbeda.Contoh: 146C dan 147Nc. Isoton: nuklida yang mempunyai jumlah neutron sama.Contoh: 31H dan 42He5. Kestabilan inti Inti atom tersusun dari partikel proton dan neutron.Inti yang stabil apabila memiliki harga 1np. Kestabilaninti dapat digambarkan sebagai berikut.
101Kimia Unsur SMA Jilid 3Gambar 3.7Pita kestabilan inti0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110Jumlah protonPita kestabilanneutron/proton = 1Penyimpangan daripita kestabilanKeterangan: Stabil Tidak stabilp = nJumlah neutron160150140130120110100908070605040302010
102KIMIA SMA Jilid 3 Inti atom yang tidak stabil akan mengalami peluruhanmenjadi inti yang lebih stabil dengan cara:a. Inti yang terletak di atas pita kestabilan §·! ̈ ̧©¹1np stabildengan cara:1) Pemancaran sinar beta (elektron).o14140671CNe2) Pemancaran neutron (jarang terjadi).o541220HeHenb. Inti yang terletak di bawah pita kestabilan §· ̈ ̧©¹1np stabildengan cara:1) Pemancaran positron.o11110651CBe2) Pemancaran proton (jarang terjadi).o33208416152SPbHe3) Penangkapan elektron di kulit K.o3703718117AreClc. Inti yang terletak di seberang pita kestabilan (Z > 83)stabil dengan mengurangi massanya dengan caramemancarkan sinar D.o212208484822CPbHe6. Macam-macam reaksi intia. Reaksi peluruhan/desintegrasi adalah reaksi inti secaraspontan memancarkan sinar/partikel tertentu.Contoh: oE214214082831PbBi
103Kimia Unsur SMA Jilid 3b. Reaksi transmutasi adalah reaksi penembakan inti de-ngan partikel menghasilkan nuklida baru yang bersifatradioaktif.Contoh: Do 274301132150AlPn dapat ditulis D27301315Al( ; n) Pc. Reaksi fisi adalah reaksi pembelahan inti yang besarmenjadi dua nuklida yang lebih kecil dan bersifat ra-dioaktif.Contoh: o 235113994192056360UnBa Kr3nd. Reaksi fusi adalah reaksi penggabungan inti yang kecilmenjadi nuklida yang lebih besar.Contoh: o 23 4 111 2 0HHHen + energi7. Waktu paro Waktu pro adalah waktu yang dibutuhkan unsur ra-dioaktif untuk mengalami peluruhan sampai menjadi 12kali semula (masa atau aktivitas).Rumus:§· ̈ ̧©¹12012TttNNNt= massa setelah peluruhanN0= massa mula-mulaT= waktu peluruhan12t= waktu paroContoh:Suatu unsur radioaktif mempunyai waktu paro 4 jam.Jika semula tersimpan 16 gram unsur radioaktif, makaberapa massa zat yang tersisa setelah meluruh 1hari?
104KIMIA SMA Jilid 3Diketahui:N0= 16 gramT= 1 hari = 24 jam12t= waktu paroDitanya:Nt = ...?Jawab:Nt=§· ̈ ̧©¹12012TtN=§· ̈ ̧©¹244116 gram 2=§· ̈ ̧©¹6116 gram 2=116 gram 64=160,25 gram648. Penggunaan radioisotop Radioisotop dapat digunakan sebagai perunut, sum-ber radiasi, dan sumber energi.a. Radioisotop digunakan sebagai perunut/pelacak ka-rena perpindahannya dapat diikuti berdasarkan radiasiyang dipancarkan.Contoh:1) Bidang kedokteran– Isotop I-131: untuk diagnosis penyakit kelenjargondok.– Isotop Na-24: untuk mengetahui penyumbatandarah pada urat.2) Bidang arkologiIsotop C-14: untuk menentukan umur fosil.3) Bidang pertanianIsotop P-32: untuk mempelajari cara pemupukanyang tepat.
105Kimia Unsur SMA Jilid 34) Bidang hidrologiIsotop Na-24: untuk menentukan debit air danmengetahui gerak lumpur pada sungai.5) Bidang biologiIsotop C-14: untuk mempelajari peristiwa fotosin-tesis.6) Bidang kimiaIsotop O-18: untuk mempelajari mekanisme reaksiesterifikasi.b. Radioisotop digunakan sebagai sumber radiasi karenadaya tembus radiasinya serta akibat dari radiasi terha-dap bahan yang dilalui.Contoh:1) Bidang kedokteran.Isotop Co-60: untuk terapi penyakit kanker.2) Bidang pertanian– Untuk memberantas hama.– Untuk pembuatan bibit unggul.3) Bidang industriUntuk mengawetkan makanan/minuman dalamkaleng.c. Radioisotop digunakan sebagai sumber energi.Contoh: untuk PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir)dengan menggunakan reaksi fisi bahan bakar fosil23592U.
106KIMIA SMA Jilid 31. Helium untuk mengisi balon udara, dicampur dengan oksigen untuk membuatudara buatan. Argon untuk mengisi bola lampu pijar.2. Gas mulia digunakan untuk pembuatan lampu tabung bertekanan rendah.3. Unsur gas mulia yang membentuk senyawa adalah xenon dan kripton.Senyawanya adalah XeF4, XeF6, XeF2, KrF2, KrF6, XeO2, dan Na4XeO6.4. Unsur golongan VIIA disebut golongan halogen yaitu fluor, klor, brom, iodium,dan astatin.5. Halogen bersifat reaktif, di alam terdapat dalam bentuk senyawa.6. Pada suhu normal fluorin dan klorin berwujud gas, bromin berwujud cair, danyodium berwujud padat.7. Di dalam pelarut nonpolar, misalnya tetraklor metana dan sikloheksana, klorintidak berwarna, brom berwarna merah, dan iodium berwarna ungu.8. Reaktivitas halogen terhadap logam berkurang, jika nomor atomnya bertambah.9. Reaktivitas halogen terhadap nonlogam menunjukkan pola yang sama. Fluorinbereaksi langsung dengan semua unsur nonlogam, kecuali nitrogen, helium,neon, dan argon.10. Fluor merupakan unsur paling elektronegatif, tidak dijumpai senyawa fluor, yangfluornya mempunyai bilangan positif.11. HCl murni relatif tidak reaktif, tetapi larutannya dalam air bersifat asam. Bereaksidengan logam menghasilkan gas hidrogen, dengan basa membentuk garam.12. Nitrogen dibuat dengan cara mendinginkan udara hingga menjadi cair. Titikdidih nitrogen –195,8°C dan titik didih oksigen –183°C, berdasarkan perbedaantitik didih ini nitrogen dapat dipisahkan dari oksigen.13. Amonia dibuat menurut proses Haber-Bosch. Campuran gas nitrogen danhidrogen dipanaskan pada suhu 500°C, tekanan 200 atmosfer dengan katalisFe3O4, dengan promotor K2O dan Al2O3, diperoleh amonia.Reaksi: N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) + 24 kkal
107Kimia Unsur SMA Jilid 314. Oksigen dipergunakan untuk membantu pernapasan. Dalam industri untukmengelas dan memotong logam, jika oksigen dicampur dengan gas asetilendan dibakar.15. Ozon rumusnya O3. Lapisan ozon di atmosfer merupakan lapisan pelindungdari radiasi sinar ultraviolet yang berasal dari matahari.16. Hidrogen peroksida rumusnya H2O2. Digunakan untuk mengelantang bahankulit, wol, rambut, dan sutra.17. Hidrogen peroksida dibuat dari barium peroksida direaksikan dengan asamsulfat encer.Ba2O2(s) + H2SO4(aq)o BaSO4(s) + H2O2(aq)18. Dalam logam-logam alkali dan alkali tanah elektron-elektron valensinyamenempati orbital s.19. Atom-atom logam-logam blok s mudah melepaskan elektron-elektron valensi-nya membentuk ion-ion stabil; unsur-unsur golongan IA membentuk ion M+,sedang unsur-unsur golongan IIA membentuk ion M2+.20. Logam-logam golongan IA dan IIA hanya menunjukkan sebuah bilangan oksi-dasi dalam senyawa-senyawanya; bilangan oksidasi unsur-unsur golonganIA adalah +1, dan golongan IIA adalah +2.21. Logam-logam blok s memiliki titik lebur, titik didih, dan kerapatan yang lebihrendah daripada logam transisi serta lebih lunak pula.22. Unsur-unsur periode ketiga dari natrium ke argon, sifat logamnya berkurangatau sifat nonlogamnya bertambah.23. Variasi sifat-sifat unsur dalam satu periode dapat dijelaskan berdasarkanstruktur elektron atom dan energi ionisasinya.24. Sifat pengoksidasi unsur-unsur periode ketiga, dari natrium ke argon, makinbertambah. Sebaliknya, sifat pereduksi mereka makin berkurang.25. Sifat asam senyawa hidroksida unsur-unsur periode makin bertambah darinatrium sampai klor atau sebaliknya sifat basanya makin berkurang.26. Perubahan sifat reduktor dan oksidator unsur-unsur periode ketiga sepanjangperiode dapat dijelaskan berdasarkan energi ionisasi dan struktur elektronnya.
108KIMIA SMA Jilid 327. Unsur-unsur periode ketiga terdapat di alam dalam keadaan terikat, kecualibelerang dan argon.28. Kerapatan muatan Al3+ berpengaruh terhadap:a. Sifat ikatan ion/kovalen aluminium oksida dan sifat amfoternya.b. Polarisasi anion.29. Aluminium oksida dan aluminium bersifat amfoter.30. Unsur-unsur transisi bersifat logam, hal ini didasarkan atas sifat-sifat fisisnya.31. Senyawa logam transisi pada umumnya berwarna, hal ini disebabkan olehperpindahan elektron antarorbital d yang belum terisi elektron penuh.32. Unsur-unsur transisi mempunyai kemampuan membentuk senyawa kompleks.33. Tingkat oksidasi unsur-unsur transisi bervariasi.34. Ion kompleks adalah ion yang tersusun dari atom pusat yang dikelilingi olehligan, yang terikat dengan ikatan koordinasi.35. Kation kompleks tersusun oleh kation dengan ligan netral, sedangkan anionkompleks tersusun oleh kation dengan ligan anion.36. Ligan adalah molekul netral atau ion yang mempunyai pasangan elektronbebas.37. Unsur-unsur transisi di alam terdapat sebagai senyawa, kecuali tembaga.38. Logam transisi banyak digunakan dalam industri.39. Logam besi dan tembaga diperoleh dari bijihnya melalui proses reduksi.40. Reduksi bijih besi, dilakukan dalam tanur tinggi.41. Supaya tidak berkarat, permukaan logam besi dilapisi dengan cat atau logamlain yang tahan karat.42. Logam besi dan tembaga banyak digunakan dalam industri.
109Kimia Unsur SMA Jilid 3A. Berilah tanda silang (X) pada huruf A, B, C, D, atau Edi depan jawaban yang tepat!1. Larutan etanol (C2H5OH) 46% berat dalam air, bila ArC = 12, H = 1, dan O = 10, maka molalitas larutantersebut adalah ....A. 8,5 mD. 18,5 mB. 0,85 mE. 0,925 mC. 1,85 m2. Berikut ini bukan merupakan sifat koligatif larutanadalah ....A. penurunan titik bekuB. kenaikan titik didihC. tekanan osmotikD. derajat keasamanE. penurunan tekanan uap3. Dua puluh gram zat X (nonelektrolit) dilarutkan dalam450 ml air, ternyata tekanan uapnya sebesar 45 cmHg.Bila pada suhu 20°C tekanan uap air sebesar45,2 cmHg, maka massa rumus zat X tersebut adalah....A. 60D. 225B. 75E. 342C. 1804. Untuk menaikkan titik didih 250 ml air sampai padasuhu 100,1°C, maka diperlukan gula tebu (Mr = 342)sebanyak ....A. 3,42 gramD. 17,1 gramB. 1,71 gramE. 342 gramC. 34,2 gram
110KIMIA SMA Jilid 35. Reaksi berikut dapat berlangsung kecuali reaksi anta-ra ....A. larutan KI dengan gas Br2B. larutan KI dengan gas Cl2C. larutan KCl dengan gas Br2D. larutan KBr dengan gas Cl2E. larutan KCl dengan gas F26. Logam berikut yang dapat bereaksi dengan air adalah....A. KD. BaB. CaE. K, Ca, Na, BaC. Na7. Unsur periode ketiga yang terdapat bebas di alam yaitu....A. Si dan ClD. S dan ClB. Cl dan ArE. Ar dan SC. P dan S8. Halogen yang mudah direduksi adalah ....A. fluorinB. klorinC. brominD. iodinE. semua halogen tak dapat direduksi9. Larutan berikut yang mempunyai titik beku palingrendah adalah ....A. NaCl 0,4 MD. Al2(SO4)3B. AlCl3 0,1 ME. CO(NH2)2 0,2 MC. C6H12O6 0,8 M10. Berikut yang bukan merupakan sifat logam alkaliadalah ....A. merupakan unsur yang sangat reaktifB. terdapat di alam dalam keadaan bebasC. dibuat dengan cara elektrolisis leburan garamnyaD. ionnya bermuatan positif satuE. senyawa-senyawanya mudah larut dalam air
111Kimia Unsur SMA Jilid 311. Oksida klorin yang dapat membentuk asam perkloratadalah ....A. Cl2O3D. Cl2O7B. ClO2E. Cl2OC. Cl2O512. Reaksi berikut yang merupakan reaksi redoks adalah....A. NaOH(aq) + HCl(aq)o NaCl(aq) + H2O(l)B. CuO(aq) + HCl(aq)o CuCl2(aq) + H2O(l)C. Na2S2O3(aq) + I2(g)o NaI(aq) + Na2S4O6(aq)D. AgNO3(aq) + NaCl(aq)o AgCl(aq) + NaNO3(aq)E. CaCO3(s)o CaO(s) + CO2(g)13. Diketahui reaksi:Cu(s) + NO3–(aq) + H+(aq)o Cu2+(s) + NO(g) + H2O(l)Zat yang berfungsi sebagai reduktor adalah ....A. CuD. Cu2+B. NO3–E. NOC. H+14. Oksigen dapat diperoleh dari udara cair melalui proses....A. elektrolisisD. difusiB. distilasiE. kristalisasiC. penyaringan15. Senyawa klorin berikut yang merupakan asam palingkuat adalah ....A. HClD. HClO3B. HClOE.HClO4C. HClO216. Kelompok unsur yang merupakan oksidator kuat ada-lah golongan unsur ....A. alkaliD. gas muliaB. alkali tanahE. aluminiumC. halogen
112KIMIA SMA Jilid 317. Diketahui:Cu2+/CuE° = +0,34 VAl3+/AlE° = –1,66 VHarga Esel dari 2 Al + 3 Cu2+o 2 Al3+ + 3 Cu adalah ....A. 1,32 VD. 4,4 VB. 2 VE. 4,64 VC. 2,2 V18. Unsur-unsur periode ketiga terdiri atas Na, Mg, Al, Si,P, S, Cl dan Ar. Atas dasar konfigurasi elektronnya,maka dapat dikatakan bahwa ....A. Na paling sukar bereaksiB. P, S, dan Cl cenderung membentuk basaC. Si adalah logamD. Na, Mg, dan Al dapat berperan sebagai pengok-sidasiE. energi ionisasi pertama Ar paling besar19. Diketahui reaksi:Ag+ + e–oAgE° = +0,80 VMg2+ + 2 e–o MgE° = –2,34 VZn2+ + 2 e–o ZnE° = –0,76 VFe2+ + 2 e–o FeE° = 0,44 VDua setengah sel yang beda potensialnya terbesaradalah ....A. Zn/Zn2+ || Ag+/AgD. Zn/Zn2+ || Fe2+/FeB. Mg/Mg2+ || Ag+/AgE. Zn/Zn2+ || Mg/Mg2+C. Mg/Mg2+ || Fe2+/Fe20. Bahan yang digunakan sebagai elektrode pada sel akiadalah ....A. Pt dan CD. Zn dan CuB. Zn dan CE. Cu dan PbO2C. Pb dan PbO222. Logam berikut yang dapat bereaksi dengan asam klori-da encer dan menghasilkan gas hidrogen adalah ....A. emasD. tembagaB. besiE. perakC. raksa
113Kimia Unsur SMA Jilid 321. Unsur-unsur A, B, C terletak pada periode 3 sistemperiodik. Oksida unsur A dalam air menghasilkan la-rutan yang mempunyai pH < 7, sedangkan unsur Bdengan air bereaksi menghasilkan gas hidrogen. Per-cobaan lain menunjukkan bahwa unsur C dapat bere-aksi baik dengan larutan asam maupun larutan basa.Susunan unsur-unsur tersebut dalam sistem periodikdari kiri ke kanan adalah ....A. A, C, BD. A, B, CB. C, A, BE. B, C, AC. B, A, C23. Hidroksida berikut yang amfoter yaitu ....A. Co(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3B. Al(OH)3, Ni(OH)3, Zn(OH)2C. Al(OH)3, Zn(OH)2D. Ni(OH)2, Co(OH)2E. Co(OH)2, Ni(OH)2, Zn(OH)224. Bila ke dalam larutan AlCl3 ditambahkan larutan NaOHsetetes demi setetes, maka ....A. terbentuk endapan yang tetapB. terbentuk endapan yang kemudian larut lagiC. tidak terbentuk endapanD. terbentuk endapan bila larutan NaOH berlebihanE. terbentuk Al(OH)3 yang mudah larut dalam air25. Pada pengolahan besi digunakan batu kapur. Fungsibatu kapur ini adalah ....A. sebagai oksidatorB. sebagai reduktorC. sebagai katalisatorD. untuk mengikat oksida asam, seperti SiO2E. menurunkan titik cair besi
114KIMIA SMA Jilid 3B. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan singkat dantepat!1. Tuliskan rumus-rumus dari mineral berikut!a. Rutileb. Magnetitc. Piritd. Kalkopirite. Hematit2. Sebutkan kegunaan senyawa berikut!a. Freon (CFC)b. NaHCO3c. NaClOd. CaOCl2e. MgSO42H2Of. Al(OH)33. Tentukan:a. unsur-unsur periode ketiga dari kiri ke kanan;b. unsur periode ketiga yang berupa logam;c. unsur periode ketiga yang paling elektronegalit;d. unsur periode ketiga yang mempunyai energiionisasi terbesar!4. Bijih bauksit mengandung 80% Al2O3. Berapa ton lo-gam aluminium murni yang diperoleh pada elektrolisis2,04 ton bijih bauksit (Ar Al = 27 dan O = 16)?5. Suatu bijih besi mengandung 80% Fe2O3. Berapa kglogam besi yang diperoleh, bila bijih besi yang diolahsebanyak 1 ton (Ar Fe = 56 dan O = 16)?