Halaman
59Kimia XII SMABBBBBABABABABABKimia Unsur33333PengantarMineral, kelimpahan unsur, sifatkimia unsur, halogen, alkali, alkalitanah, nonlogam, proses Downs,unsur transisi, alotropi, prosesOswald.Kata KunciTujuan Pembelajaran:Setelah mempelajari bab ini, Anda diharapkan mampu:1. Menjelaskan kelimpahan unsur-unsur di kulit bumi, udara,dan air laut.2. Menjelaskan sifat-sifat unsur halogen.3. Menjelaskan sifat-sifat unsur alkali.4. Menjelaskan sifat-sifat unsur alkali tanah.5. Menjelaskan sifat-sifat unsur periode ketiga.6. Menjelaskan sifat-sifat unsur transisi.7 . Menjelaskan proses pembuatan dan manfaat beberapa unsurlogam dan nonlogam serta senyawa-senyawanya.Di kelas X pada bab Struktur Atom dan Sistem Periodik Unsur, Anda sudahmengetahui bahwa jumlah unsur yang dikenal manusia sampai saat ini telahberjumlah 118 unsur dan setiap unsur tersebut mempunyai sifat-sifat yang berbedaantara unsur satu dengan unsur yang lain. Dapatkah Anda bayangkan berapa banyaksenyawa yang dapat terbentuk dari 118 unsur tersebut, baik secara alami maupunsecara sintetis? Mengapa kelimpahan oksigen menduduki peringkat pertama dikulit bumi? Tahukah Anda bahwa seorang ilmuwan Inggris yang bernama J. B.Leitz telah menghitung kemungkinan banyaknya senyawa yang terbentuk dari atom-atom dalam molekul sederhana, seperti protein (protein tersusun atas lima unsurutama, yaitu karbon, hidrogen, nitrogen, oksigen, dan belerang) dan dia mendapatkanangka yang fantastis, yaitu jumlahnya mencapai 1048 buah.
60Kimia XII SMAKimia UnsurPeta KonsepUnsurkeberadaanantara lainSintetisAtomHalogenLogam alkaliLogam alkali tanahUnsur periode ketigaUnsur transisiUnsur logamUnsur nonlogampembuatan
61Kimia XII SMA3.1 Kelimpahan Unsur-unsur di AlamA. Keberadaan Unsur-unsur di AlamDari 118 unsur yang diketahui, sekitar 90 unsur berada di alam dan sisanyamerupakan unsur sintesis (unsur buatan). Sebagian dari unsur tersebut terdapatsebagai unsur bebas, tetapi lebih banyak yang berupa senyawa, sedangkanunsur-unsur gas mulia terdapat sebagai unsur bebas (Petrucci dan SuminarAhmad, 1987: 96). Sebagian besar logam diperoleh dari deposit tanah, bahan-bahan alam yang mengandung unsur atau senyawa tertentu disebut mineral.Mineral yang mengandung unsur atau senyawa tertentu dengan konsentrasicukup tinggi dan diolah agar bernilai ekonomis disebut bijih(Brady, 1990: 653).B. Kelimpahan Unsur-unsur di Kulit BumiUnsur-unsur yang paling melimpah di kulit bumi adalah oksigen, silikon,dan aluminium (Tabel 3.1).Tab e l 3 . 1 Persentase Kelimpahan Unsur di Kulit BumiSumber: Petrucci dan Suminar Ahmad, 1987: 97Unsur% MassaBeberapa Bentuk yang Umum TerpadatOksigen49,3Air, silika, silikat, oksida logam, molekul oksigen (dalamatmosfer bumi)Silikon25,8Silika (pasir, kuarsa), silikat (liat, mika)Aluminium7,6Silikat (liat, mika), oksida (bauksit)Besi4,7Oksida (hematit, magnetit)Kalsium3,4Karbonat (gamping, marmer, kapur), sulfat (gips), fluorida(fluorit), silikat (zeolit)Natrium2,7Klorida (garam, batu, air laut), silikat (zeolit)Kalium2,4Klorida, silikat (mika)Magnesium1,9Karbonat, klorida, sulfat (garam epsom)Hidrogen0,7Oksida (air), bahan organikTitanium0,4OksidaKlor0,2Garam (NaCl)Fosfor0,1Lain-lain0,8Dalam bab ini Anda akan mempelajari kelimpahan, sifat-sifat, dan manfaatbeberapa unsur yang biasa berhubungan dengan kehidupan kita sehari-hari. Tembagadigunakan sebagai kawat listrik, aluminium digunakan sebagai alat-alat rumahtangga, fluorida untuk pasta gigi, natrium untuk kembang api, neon untuk lampupenerangan, dan masih banyak unsur-unsur lainnya akan dibahas dalam bab ini.
62Kimia XII SMASumber komersial dari oksigen dan nitrogen adalah udara. Kelimpahanunsur nitrogen dalam udara 78,09% dan oksigen 20,94%. Sedangkan unsurlainnya kurang dari 1%.Beberapa unsur diperoleh dari air laut. Misalnya, natrium, klorin, magne-sium, dan bromin. Konsentrasi unsur terbesar dalam air laut adalah kloridasebesar 18,980 g/kg air laut, kemudian diikuti unsur natrium sebesar 10,556 g/kg air laut (Sumber: Petrucci dan Suminar Ahmad, 1987: 98).3.2 Sifat-sifat UnsurA. HalogenHalogen, yang terdiri dari fluor, klor, brom, dan iod, tidak pernah ditemukandalam keadaan bebas di alam karena tingkat reaktifitasnya yang sangat tinggi(Brady, 1990: 791). Oleh karena itu, halogen hanya ditemukan sebagai aniondalam bentuk garam dan mineral (Mc. Murry dan Fay, 2000: 225). Halogenmerupakan unsur-unsur nonlogam di mana terdapat dalam bentuk molekuldiatomik. Halogen mempunyai konfigurasi elektron valensi ns2 np5 (Mc. Murrydan Fay, 2000: 225).1.Sifat-sifat Fisis Tab e l 3 . 2 Sifat-sifat Fisis Unsur Halogen (Sumber: Keenan, dkk, 1992: 230)Dari tabel 3.2 tampak bahwa titik didih dan titik leleh naik seiring denganbertambahnya nomor atom. Hal ini karena fakta menunjukkan bahwamolekul-molekul yang lebih besar mempunyai gaya tarik-menarik Van derWaals yang lebih besar daripada yang dimiliki molekul-molekul yang lebihkecil.Kecuali gas mulia, halogen mempunyai energi ionisasi dan elektro-negatifitas yang paling tinggi dari golongan unsur manapun. Dari unsurgolongan VII A, fluorlah yang paling erat mengikat elektron-elektronnya,dan iod yang paling lemah. Kecenderungan ini bisa dikaitkan dengan ukuranatom halogen (Keenan, dkk, 1992: 228).Sifat FisisFluorKlorBromIodWujud pada suhu kamarGas, kuningGas, kehijauanCair, merah tuaPadat, ungu tuaRumus molekulF2Cl2Br2I2Titik didih (°C)–188–3459184Titik leleh (°C)–220–101–7114Energi ionisasi (kJ/mol)1,6801,2501,1401,000Jari-jari ion (Å)1,361,811,952,16Konfigurasi elektron2,72,8,72,8,18,72,8,18,18,7Keelektronegatifan4,03,02,82,5
63Kimia XII SMA2.Sifat-sifat KimiaTab e l 3 . 3 Sifat-sifat Kimia Unsur Halogen(Sumber: www.chem-is-try.org )Ada suatu penurunan yang teratur dalam keaktifan kimia dari fluorsampai iod, sebagaimana ditunjukkan oleh kecenderungan dalam kekuatanmengoksidasinya. Molekul fluor yang beratom dua (diatom) F2 merupakanzat pengoksidasi yang lebih kuat daripada unsur lain yang manapun dalamkeadaan normalnya.Baik fluor maupun klor membantu reaksi pembakaran dengan cara yangsama seperti oksigen. Hidrogen dan logam-logam aktif terbakar dalam salahsatu gas tersebut dengan membebaskan panas dan cahaya. Reaktivitas fluoryang lebih besar dibanding klor terungkap oleh fakta bahwa bahan-bahanyang biasa termasuk kayu dan beberapa plastik akan menyala dalam atmosferfluor.Keempat unsur halogen tersebut semuanya sangat merangsang sekaliterhadap hidung dan tenggorokan. Brom, suatu cairan yang merah tua, padasuhu kamar mempunyai tekanan uap yang tinggi. Brom cair merupakansalah satu reagen kimia yang paling berbahaya karena efek uap tersebutterhadap mata dan saluran hidung. Klor dan fluor harus digunakan hanyadalam kamar asam dan dalam ruangan dengan pertukaran udara (ventilasi)yang baik. Beberapa hisapan klor pada 1.000 ppm bersama napas kita akanmematikan. Semua halogen harus disimpan jauh dari kontak dengan zat-zatyang dapat dioksidasi (Keenan, 1992: 229).UnsurFluorKlorBromIodCatatan:9F17Cl35Br53I[X] = unsur-unsur gasmulia (He, Ne, Ar,Kr)2. Massa atom3. Jari-jari atom7. Suhu lebur (0°)8. Suhu didih (0°)9. Bilangan oksidasi se-nyawa halogen–216,6–101,0–72114,0–188,2–3458183–1+1,+3+1+1+5, +7+5, +7+5, +7→ = makin besar sesuaidengan arah panah4. Energi ionisasi danafinitas elektron5. Keelektronegatifan6. Potensial reduksi(E°red > 0)n = nomor periode (2,3, 4, 5)1. Konfigurasi elektron[X] ns2, np5
64Kimia XII SMAReaksi-reaksi halogen sebagai berikut.a. Reaksi Halogen dengan LogamHalogen bereaksi dengan semua logam dalam sistem periodik unsurmembentuk halida logam. Jika bereaksi dengan logam alkali dan alkalitanah, hasilnya (halida logam) dapat dengan mudah diperkirakan,sedangkan bila bereaksi dengan logam transisi, produk (halida logam)yang terbentuk tergantung pada kondisi reaksi dan jumlah reaktannya(Mc. Murry dan Fay, 2000: 226).Reaksi: 2 M + n X2⎯⎯→ 2 MXn,dengan: M = logamX = F, Cl, Br, ITidak seperti unsur logam, semakin ke bawah halogen menjadi kurangreaktif karena afinitas elektronnya semakin berkurang, atau dengan katalain F2> Cl2> Br2> I2 (Mc. Murry dan Fay, 2000: 227).b. Reaksi Halogen dengan HidrogenHalogen bereaksi dengan gas hidrogen membentuk hidrogen halida(HX). Hidrogen halida sangat berharga karena bersifat asam jikadilarutkan dalam air. Kecuali hidrogen fluorida, semua hidrogen halidayang lain merupakan asam kuat jika dimasukkan ke dalam larutan (Mc.Murry dan Fay, 2000: 227).Reaksi:H2(g) + X2⎯ 2 HX(g), dengan X = F, Cl, Br, Ic. Reaksi Halogen dengan Halogen LainHalogen mempunyai molekul diatomik, maka tidaklah mengherankanjika dapat terjadi reaksi antarunsur dalam golongan halogen. Reaksiantarhalogen ini dapat disamakan dengan proses redoks, di mana unsuryang lebih reaktif merupakan oksidator, sedangkan unsur yang kurangreaktif merupakan reduktor (Mc. Murry dan Fay, 2000: 227).Reaksi:X2 + Y2 → 2 XY,denganX, Y = F, Cl, Br, IB. Logam AlkaliUnsur logam alkali (IA) terdiri dari litium, natrium, kalium, rubidium, sesium,dan fransium. Unsur ini mempunyai energi ionisasi paling kecil karena mempunyaikonfigurasi elektron ns1. Oleh karena itu, unsur logam alkali mudah melepaskanelektron dan merupakan reduktor yang paling kuat. Unsur alkali merupakanlogam lunak, berwarna putih mengkilap, konduktor yang baik, dan mempunyaititik leleh yang rendah, serta ditemukan dalam bentuk garamnya (Mc. Murrydan Fay, 2000: 215).
65Kimia XII SMA1.Sifat-sifat FisisTa b e l 3 . 4 Sifat-sifat Fisis Unsur Alkali (Sumber: Mc. Murry dan Fay, 2000: 216)Dari tabel 3.4 dapat dilihat bahwa sebagai logam, golongan alkali tanahmempunyai sifat yang tidak biasa, yaitu titik lelehnya yang relatif rendah,rapatannya yang relatif rendah, dan kelunakannya. Semua unsur logam alkaliini dapat dengan mudah diubah bentuknya dengan memencetnya di antarajempol dan jari telunjuk (dengan melindungi kulit baik-baik). Unsur-unsurpada golongan ini mempunyai energi ionisasi dan keelektronegatifan rata-rata yang paling rendah. Hal ini dikarenakan ukuran atom dan jarak yangrelatif besar antara elektron terluar dengan inti (Keenan dkk, 1992: 152-153).2.Sifat-sifat KimiaTabel 3.5 Sifat-sifat Kimia Unsur AlkaliSifat FisisLiNaKRb CsTitik didih (°C)1.342883759688671Titik leleh (°C)180,597,763,339,328,4Energi ionisasi (kJ/mol)520,2495,8418,8403375,7Jari-jari ion (Å)0,600,951,331,481,69Konfigurasi elektron2.12.8.12.8.8.12.8.18.8.12.8.18.18.8.1Keelektronegatifan1,00,90,80,80,7Kerapatan (g/cm3)0,5340,9710,8621,5321,873UnsurLiNaK Rb dan CsWarna nyala apiGaram atau basa yang sukarlarut dalam aira. Dengan udaraPerlahan-lahanterjadi Li2OCepat terjadiNa2O danNa2O2Cepat terjadiK2OTerbakar, ter-jadi Rb2O danCs2OMerahKuningUngu-CO32–OH– , PO43–ClO4– dan [Co(NO2)6 ]3–-(makin hebat reaksinya sesuai arah panah)b. Dengan air2 L + 2 H2O→ 2 LOH + H2(g)c. Dengan asam kuat2 L + 2 H+→ 2 L+ + H2(g)d. Dengan halogen2 L + X2→ 2 LH (Sumber: www.chem-is-try.org )
66Kimia XII SMAReaksi-reaksi logam alkali sebagai berikut.a. Reaksi Logam Alkali dengan HalogenReaksi antara logam alkali dengan halogen berlangsung sangat cepat,membentuk halida logam.Reaksi:2 M(s) + X2⎯ 2 MX(s)dengan:M = logam alkali (Li, Na, K, Rb, Cs)X = halogen (F, Cl, Br, I)Reaktifitas logam alkali semakin meningkat jika energi ionisasinyasemakin berkurang, sehingga Cs > Rb > K> Na> Li (Mc. Murry danFay, 2000: 218).b. Reaksi Logam Alkali dengan Hidrogen dan NitrogenLogam alkali bereaksi dengan gas hidrogen membentuk senyawa putihberbentuk kristal yang disebut hidrida, MH. Reaksi terjadi dengan lambatpada suhu kamar dan membutuhkan pemanasan untuk melelehkan logamalkali (Mc. Murry dan Fay, 2000: 218).Reaksi:2 M(s) + H2(g)⎯2 MH(s)Tidak semua logam alkali bereaksi dengan nitrogen, hanya litium yangmembentuk litium nitrit (Li3N) (Mc. Murry dan Fay, 2000: 218).Reaksi:6 Li(s) + N2(g)⎯2 Li3N(s)c. Reaksi Logam Alkali dengan OksigenReaksi antara logam alkali dengan oksigen berlangsung sangat cepat.Produk yang dihasilkan berbeda, tergantung pada kondisi reaksi danberapa banyak oksigen yang ada, seperti oksida (bilangan oksidasi O =–2), peroksida (bilangan oksidasi O = –1), dan superoksida (bilanganoksidasi O = –½) (Mc. Murry dan Fay, 2000: 218).Reaksi: 4 Li(s) + O2(g)⎯ 2 Li2O(s) ——— Oksida, O = –22 Na(s) + O2(g)⎯ Na2O2(s) ——— Peroksida, O = –1K(s) + O2(g)⎯ KO2(s) ——— Superoksida, O = –½d. Reaksi Logam Alkali dengan AirLogam alkali bereaksi dengan air membentuk gas hidrogen danhidroksida logam alkali, MOH.Reaksi:2 M(s) + 2 H2O(l)⎯ 2 M+(aq) + 2 OH–(aq) + H2(g)dengan M = Li, Na, K, Rb, CsReaksi logam alkali dengan oksigen merupakan reaksi redoks, di manalogam (M) kehilangan elektron dan hidrogen dari air memperoleh elektron(Mc. Murry dan Fay, 2000: 219).e. Reaksi Logam Alkali dengan AmoniaLogam alkali bereaksi dengan amonia membentuk gas H2 dan logamamida (MNH2). Reaksi ini sama dengan reaksi logam alkali dengan air(Mc. Murry dan Fay, 2000: 219).Reaksi:2 M(s) + 2 NH3(l)⎯ 2 M+(s) + 2 NH2–(s) + H2(g)dengan M = Li, Na, K, Rb, Cs
67Kimia XII SMAC. Logam Alkali TanahUnsur logam alkali tanah (IIA) ini terdiri dari Be, Mg, Ca, Sr, Ba, dan Ra.Golongan ini mempunyai sifat-sifat yang mirip dengan golongan IA.Perbedaannya adalah bahwa golongan IIA ini mempunyai konfigurasi elektronns2 dan merupakan reduktor yang kuat. Meskipun lebih keras dari golonganIA, tetapi golongan IIA ini tetap relatif lunak, perak mengkilat, dan mempunyaititik leleh dan kerapatan lebih tinggi (Mc. Murry dan Fay, 2000: 220).1.Sifat-sifat FisisTa b e l 3 . 6 Sifat-sifat Fisis Logam Alkali Tanah (Sumber: Mc. Murry dan Fay, 2000: 221)Unsur-unsur logam alkali tanah agak lebih keras, kekerasannya berkisardari barium yang kira-kira sama keras dengan timbal, sampai berilium yagcukup keras untuk menggores kebanyakan logam lainnya. Golongan inimempunyai struktur elektron yang sederhana, unsur-unsur logam alkali tanahmempunyai 2 elektron yang relatif mudah dilepaskan. Selain energi ionisasiyang relatif rendah, keelektronegatifan rata-rata golongan ini juga rendahdikarenakan ukuran atomnya dan jarak yang relatif besar antara elektronterluar dengan inti (Keenan, dkk, 1992: 152-153).Sifat FisisBeMgCaSrBaTitik didih (°C)2.4711.0901.4841.3821.897Titik leleh (°C)1.287650842777727Energi ionisasi (kJ/mol)899,4737,7589,8549,5502,9Jari-jari ion (Å)1,251,451,741,921,98Konfigurasi elektron2.22.8.22.8.8.22.8.18.8.22.8.18.18.8.2Keelektronegatifan1,51,21,01,00,9Kerapatan (g/cm3)1,8481,7381,552,543,51
68Kimia XII SMA2.Sifat-sifat KimiaTab e l 3 . 7 Sifat-sifat Kimia Logam Alkali Tanah (Sumber: www.chem-is-try.org )Logam alkali tanah mengalami reaksi redoks yang sama dengan logamalkali, hanya saja mereka melepaskan 2 elektron sehingga membentuk ion2+. Logam alkali tanah cenderung kurang reaktif dibandingkan dengan logamalkali karena energi ionisasinya lebih besar daripada logam alkali tanah,sehingga tren kereaktifannya: Ba > Sr > Ca > Mg > Be (Mc. Murry danFay, 2000: 222).SifatIndikatora. Udarab. Airc. HidrogenTidak bereaksiBereaksi dengan uapair membentuk MOdan H21. Reaksi dengan:Menghasilkan MOdan M3N2 bila dipa-naskanDalam keadaan dingindapat menghasilkanMO dan M3N2 di per-mukaanBereaksi dalam keada-an dingin membentukM(OH)2 dan H2. Makinke kanan makin reaktifTidak bereaksiM + H2→ MH2(Hidrida)2. Sifat oksidaAmfoterBasa3. Kestabilan peroksida Peroksidanya tidakdikenalMakin stabil sesuaidengan arah panah4. Kestabilan karbonatMengurai pada pe-manasan agak tinggi(Suhu pemanasan anta-ra 550 °C – 1.400 °C)d. KlorM + X2⎯ MX2 (garam)e. AsamM + 2 H+→ M2+ + H2(g)Catatan:M = unsur-unsur alkali tanahRa bersifat radioaktif, Be bersifat amfoter
69Kimia XII SMAReaksi-reaksi logam alkali tanah sebagai berikut.a. Logam Alkali Tanah Bereaksi dengan HalogenLogam alkali tanah bereaksi dengan halogen membentuk garam halida(MX2)Reaksi:M + X2⎯⎯→ MX2,dengan:M = Be, Mg, Ca, Sr, BaX = F, Cl, Br, Ib. Logam Alkali Tanah Bereaksi dengan OksigenLogam alkali tanah bereaksi dengan oksigen membentuk oksida (MO).Reaksi:2 M + O2⎯⎯→ 2 MO,denganM = Be, Mg, Ca, Sr, BaBerilium dan magnesium tidak begitu reaktif jika direaksikan denganoksigen pada suhu kamar, tetapi keduanya mengeluarkan cahaya putihcerah jika dibakar dengan nyala api. Sedangkan kalsium, stronsium, danbarium cukup reaktif sehingga perlu disimpan di bawah minyak agartidak kontak dengan udara. Seperti logam berat alkali, stronsium danbarium membentuk peroksida (MO2) (Mc. Murry dan Fay, 2000: 222).c. Logam Alkali Tanah Bereaksi dengan AirLogam alkali tanah bereaksi dengan air membentuk logam hidroksida[M(OH)2].Reaksi:M(s) + 2 H2O(l)⎯⎯→ M2+(aq) + 2 OH–(aq)+ H2(g)denganM = Mg, Ca, Sr, atau BaKecuali berilium, semua logam alkali tanah bereaksi dengan airmembentuk logam hidroksida M(OH)2. Magnesium bereaksi hanya jikasuhu di atas 100 °C, sedangkan untuk kalsium dan stronsium, reaksiberjalan lambat dan pada suhu kamar. Hanya barium yang bereaksidahsyat (Mc. Murry dan Fay, 2000: 223).
70Kimia XII SMA11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl[Ne]3s1Konfigurasi elektronKelogaman[Ne]3s2[Ne]3s2, 3p1[Ne]3s2[Ne]3s2,3p3[Ne]3s2,3p4[Ne] 3s2,3s5Semi-logamOksidatorOksidator/reduktorBukan logam Konduktor/isolatorIkatanSifat oksidaHidroksidaKloridaIkatanSenyawa dengan hidrogenNa2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO3Cl2O7Oksidasi utamaAmfoterNaOH Mg(OH)2Al(OH)3H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4Kekuatan basa/asamBasakuatBasalemahBasalemahAsamlemahAsamkuatAsamkuatAsamlemahNaClMgCl2AlCl3SiCl4PCl5SCl2Cl2NaHMgH2A1H2SiH4PH3H2SHClReaksi dengan airIsolatorKovalenAsamKovalenIkatanIonKovalenTidak bersifatasamAsamkuatAsamlemahUnsurSifatJari-jari atomKeelektronegatifanLogamReduktorKonduktorIonBasaIonMenghasilkan bau dan gasH2makin besar sesuai arah panahmakin besar sesuai arah panahmakin besar sesuai arah panahD. Periode KetigaTabel 3.8 Sifat-sifat Fisis dan Kimia Periode Ketiga
71Kimia XII SMA1.Sifat Fisika Unsur-unsur Periode KetigaUnsur-unsur yang ada di dalam periode ketiga terdiri dari unsur logam(Na, Mg, Al), metaloid (Si), nonlogam (P, S, Cl), dan gas mulia (Ar).Dari tabel 3.8 dapat dilihat bahwa keelektronegatifan unsur-unsur periodeketiga semakin ke kanan semakin besar diakibatkan oleh jari-jari atomnyayang semakin ke kanan semakin kecil. Kekuatan ikatan antaratom dalamlogam meningkat (dari Na ke Al). Hal ini berkaitan dengan pertambahanelektron valensinya. Silikon merupakan semikonduktor/isolator karenatermasuk metaloid. Unsur ini mempunyai ikatan kovalen yang sangat besar,begitu juga dengan fosfor, belerang, dan klorin yang merupakan isolator karenatermasuk unsur nonlogam (Sumber: www.chem-is-try.org).2.Sifat Kimia Unsur-unsur Periode KetigaDari tabel 3.8 dapat dilihat bahwa natrium merupakan reduktor terkuat,sedangkan klorin merupakan oksidator terkuat. Meskipun natrium,magnesium, dan aluminium merupakan reduktor kuat, tetapi kereaktifannyaberkurang dari Na ke Al. Sedangkan silikon merupakan reduktor yang sangatlemah, jadi hanya dapat bereaksi dengan oksidator-oksidator kuat, misalnyaklorin dan oksigen.Di lain pihak selain sebagai reduktor, fosfor juga merupakan oksidatorlemah yang dapat mengoksidasi reduktor kuat, seperti logam aktif. Sedang-kan belerang yang mempunyai daya reduksi lebih lemah daripada fosforternyata mempunyai daya pengoksidasi lebih kuat daripada fosfor. Sementaraklorin dapat mengoksidasi hampir semua logam dan nonlogam karena klorinadalah oksidator kuat.Dari tabel 3.8 dapat dilihat hidroksida unsur-unsur periode ketiga, yaituNaOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, H2SiO3, H3PO4, H2SO4, dan HClO4. Sifathidroksida unsur-unsur periode ketiga tergantung pada energi ionisasinya.Hal ini dapat dilihat dari jenis ikatannya. Jika ikatan M – OH bersifat ionikdan hidroksidanya bersifat basa karena akan melepas ion OH– dalam air,maka energi ionisasinya rendah. Tetapi jika ikatan M – OH bersifat kovalendan tidak lagi dapat melepas ion OH–, maka energi ionisasinya besar.Dari tabel 3.8 juga dapat dilihat bahwa NaOH tergolong basa kuat danmudah larut dalam air, Mg(OH)2 lebih lemah daripada NaOH tetapi masihtermasuk basa kuat. Namun Al(OH)3 bersifat amfoter, artinya dapat bersifatasam sekaligus basa. Hal ini berarti bila Al(OH)3 berada pada lingkunganbasa kuat, maka akan bersifat sebagai asam, sebaliknya jika berada padalingkungan asam kuat, maka akan bersifat sebagai basa. Sedangkan H2SiO3atau Si(OH)4, merupakan asam lemah dan tidak stabil, mudah terurai menjadiSiO2 dan H2O. Begitu pula dengan H3PO4 atau P(OH)5 yang juga merupakanasam lemah. Sementara H2SO4 atau S(OH)6 merupakan asam kuat, begitujuga HClO4 atau Cl(OH)7 yang merupakan asam sangat kuat (Sumber:www.chem-is-try.org ).
72Kimia XII SMAE. Unsur-unsur Transisi Tabel 3.9 Sifat-sifat Fisis Unsur Transisi(Sumber: Keenan, dkk, 1992: 166)Pada sistem periodik unsur, yang termasuk dalam golongan transisi adalahunsur-unsur golongan B, dimulai dari IB – VIIB dan VIII. Sesuai denganpengisian elektron pada subkulitnya, unsur ini termasuk unsur blok d, yaituunsur-unsur dengan elektron valensi yang terletak pada subkulit d dalamkonfigurasi elektronnya.Pada bagian ini unsur-unsur transisi yang akan dibahas adalah unsur transisipada periode 4, yang terdiri dari skandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V),krom (Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co), nikel (Ni), tembaga (Cu), danseng (Zn).1.Sifat LogamSemua unsur transisi adalah logam, yang bersifat lunak, mengkilap,dan penghantar listrik dan panas yang baik. Perak merupakan unsur transisiyang mempunyai konduktivitas listrik paling tinggi pada suhu kamar dantembaga di tempat kedua. Dibandingkan dengan golongan IA dan IIA, unsurlogam transisi lebih keras, punya titik leleh, titik didih, dan kerapatan lebihtinggi. Hal ini disebabkan karena unsur transisi berbagi elektron pada kulit ddans, sehingga ikatannya semakin kuat (Mc. Murry dan Fay, 2000: 867).2.Bilangan OksidasiTidak seperti golongan IA dan IIA yang hanya mempunyai bilanganoksidasi +1 dan +2, unsur-unsur logam transisi mempunyai beberapabilangan oksidasi. Seperti vanadium yang punya bilangan oksidasi +2, +3,dan +4 (Keenan, dkk, 1992: 167).3.Sifat KemagnetanSetiap atom dan molekul mempunyai sifat magnetik, yaitu para-magnetik, di mana atom, molekul, atau ion sedikit dapat ditarik oleh medanmagnet karena ada elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya danSifat FisisScTiVCrMnFeCoNiCuZnTitik didih (°C)2.8363.2873.4072.6712.0612.8612.9272.9132.562907Titik leleh (°C)1.5411.6681.9101.9071.2461.5381.4951.4551.085420Energi ionisasi (kJ/mol)631658650653717759758737745906Jari-jari ion (Å)1,611,451,321,251,241,241,251,251,281,33Konfigurasi elektron2.8.9.22.8.10.22.8.11.22.8.13.12.8.13.22.8.14.2 2.8.15.22.8.16.2 2.8.18.12.8.18.2Keelektronegatifan1,31,51,61,61,51,81,81,81,91,6Kerapatan (g/cm3)2,994,516,17,277,307,868,98,98,927,1
73Kimia XII SMAdiamagnetik, di mana atom, molekul, atau ion dapat ditolak oleh medanmagnet karena seluruh elektron pada orbitnya berpasangan. Sedangkan padaumumnya unsur-unsur transisi bersifat paramagnetik karena mempunyaielektron yang tidak berpasangan pada orbital-orbital d-nya. Sifat paramagnetikini akan semakin kuat jika jumlah elektron yang tidak berpasangan padaorbitalnya semakin banyak. Logam Sc, Ti, V, Cr, dan Mn bersifatparamagnetik, sedangkan Cu dan Zn bersifat diamagnetik. Untuk Fe, Co,dan Ni bersifat feromagnetik, yaitu kondisi yang sama dengan paramagnetikhanya saja dalam keadaan padat (Brady, 1990: 698).4.Ion BerwarnaTingkat energi elektron pada unsur-unsur transisi yang hampir samamenyebabkan timbulnya warna pada ion-ion logam transisi. Hal ini terjadikarena elektron dapat bergerak ke tingkat yang lebih tinggi denganmengabsorpsi sinar tampak. Pada golongan transisi, subkulit 3d yang belumterisi penuh menyebabkan elektron pada subkulit itu menyerap energi cahaya,sehingga elektronnya tereksitasi dan memancarkan energi cahaya denganwarna yang sesuai dengan warna cahaya yang dapat dipantulkan pada saatkembali ke keadaan dasar.Misalnya Ti2+ berwarna ungu, Ti4+ tidak berwarna, Co2+ berwarna merahmuda, Co3+ berwarna biru, dan lain sebagainya.Beberapa kegunaan unsur-unsur transisia. Skandium, digunakan pada lampu intensitas tinggi.b.Titanium, digunakan pada industri pesawat terbang dan industri kimia(pemutih kertas, kaca, keramik, dan kosmetik).c. Vanadium, digunakan sebagai katalis pada pembuatan asam sulfat.d. Kromium, digunakan sebagai plating logam-logam lainnya.e. Mangan, digunakan pada produksi baja dan umumnya alloy mangan-besi.f. Besi, digunakan pada perangkat elektronik.g. Kobalt, digunakan untuk membuat aliansi logam.h. Nikel, digunakan untuk melapisi logam supaya tahan karat, membuatmonel.i. Tembaga, digunakan pada alat-alat elektronik dan perhiasan.j. Seng, digunakan sebagai bahan cat putih, antioksidan pada pembuatanban mobil, dan bahan untuk melapisi tabung gambar televisi.
74Kimia XII SMAGambar 3.2 MagnesiumSumber: Encarta3.3 Pembuatan dan Manfaat Beberapa Unsur Logam dan SenyawanyaA. NatriumNatrium merupakan unsur alkali dengan daya reduksi palingrendah, dengan sumber utamanya adalah halit (umumnya dalambentuk NaCl). Pembuatan natrium dapat dilakukan dengan prosesDowns, yaitu elektrolisis lelehan NaCl. Air asin yang mengandungNaCl diuapkan sampai kering kemudian padatan yang terbentukdihancurkan untuk kemudian dilelehkan. Sedangkan untuk me-ngurangi biaya pemanasan, NaCl (titik lebur 801 °C) dicampur dengan1½ bagian CaCl2 untuk menurunkan suhu lebur hingga 580 °C (MartinS. Silberberg, 2000: 971).Na dulunya banyak digunakan untuk pembuatan TEL (Tetra Ethyl Lead),yaitu untuk menaikkan bilangan oktan bahan bakar, tetapi sekarang tidak lagikarena mengandung racun yang berbahaya bagi lingkungan. Na juga digunakanuntuk pengisi lampu penerangan di jalan maupun di kendaraan. Hal inidikarenakan emisi warna kuningnya yang mampu menembus kabut dan dapatdigunakan juga sebagai cairan pendingin pada reaktor atom (Sri Lestari, 2004:23).1.NaCl, digunakan sebagai garam dapur, bahan baku pembuatan klorin dansenyawa-senyawa natrium yang lain. Dapat juga digunakan dalam industrisusu, pengawetan ikan dan daging, pengolahan kulit, serta untukmencairkan salju.2.NaOH, dihasilkan dari elektrolisis NaCl. NaOH merupakan basa kuat yangbanyak digunakan dalam industri detergen, bahan baku sabun, kertas, seratrayon, dan memisahkan belerang dari minyak bumi.3.NaHCO3 (soda kue), yang akan terurai oleh panas yang menghasilkan gasCO2 yang menyebabkan kue mengembang dan pemadam kebakaran.4.NaCO3, digunakan untuk pembuatan kaca, menghilangkan kesadahan air,sebagai bahan baku natrium silikat pada pembuatan kertas dan detergen.5.Na-glutamat, digunakan sebagai penyedap makanan.6.Na-benzoat, digunakan sebagai pengawet makanan dalam kaleng.(Sumber: Sri Lestari, 2004: 23 – 24).B. MagnesiumMagnesium adalah unsur yang sangatmelimpah di permukaan bumi, tetapi tidak mudahmembuatnya dalam bentuk unsur. Sumber ko-mersial utama magnesium adalah air laut (0,13%kadar Mg), dan dapat ditemukan pada dolomit(CaMg(CO3)2) dan karnalit (KCl.MgCl2.6H2O)(Oxtoby, Gillis, Nachtrieb; Erlangga, 2003: 214).Gambar 3.1 NatriumSumber: Encarta
75Kimia XII SMAMagnesium dapat diperoleh melalui proses Downs:1.Magnesium diendapkan sebagai magnesium hidroksida dengan me-nambahkan Ca(OH)2 ke dalam air laut.2.Tambahkan asam klorida untuk mendapatkan kloridanya, yang kemudiandiperoleh kristal magnesium klorida (MgCl.6H2O).3. Elektrolisis leburan kristal magnesium dengan terlebih dahulumenambahkan magnesium klorida yang mengalami hidrolisis sebagianke campuran leburan natrium dan kalsium klorida. Hal ini dilakukan untukmenghindari terbentuknya MgO saat kristal MgCl.6H2O dipanaskan.4.Magnesium akan terbentuk pada katode.Reaksi: Mg2+ + Ca(OH)2(s)→Mg(OH)2(s) + Ca2+Mg(OH)2(s) + 2 H+ + Cl–→MgCl.6 H2OKatode :Mg2+ + 2 e–→MgAnode :2 Cl–→Cl2(g) + 2e–(Sri Lestari, 2004: 30).Kegunaan magnesium, antara lain:1.Pencegah korosi pipa besi di tanah dan dinding kapal laut.2.Mg(OH)2, dapat digunakan sebagai obat maag karena dapat menetralkankelebihan asam lambung (HCl) dan juga sebagai bahan pasta gigi.3.MgSO4, dikenal dengan nama garam inggris, dapat digunakan sebagaiobat pencahar (laktasif usus).4.Campuran logam magnesium (10%) dan aluminium (90%) atau yang seringdisebut magnalium dapat digunakan sebagai bahan konstruksi pesawatterbang karena perpaduan ini kuat dan ringan, rudal, dan bak truk.5.Magnesium dipakai untuk membuat kembang api dan lampu peneranganpada fotografi (blitz).6.MgO, dapat digunakan sebagai bata tahan panas/api untuk melapisi tanurdan tempat pembakaran semen.7.Campuran 0,5% Mg, 95% Al, 4% Cu, dan 0,5% Mn atau yang dikenaldengan nama duralumindigunakan untuk konstruksi mobil.C. AluminiumAluminium ialah unsur melimpah ketigaterbanyak dalam kerak bumi (sesudah oksigendan silikon), mencapai 8,2% dari massa total.Bijih yang paling penting untuk produksi alu-minium adalah bauksit, yaitu aluminium oksidaterhidrasi yang mengandung 50 – 60% Al2O3,1 – 20% Fe2O3, 1 – 10% silika, sedikit logamtransisi, dan sisanya air. Sumber bauksit di Indo-nesia di Bukit Asam (Oxtoby, Gillis, Nachtrieb,2003: 212).Gambar 3.3 AluminiumSumber: Encarta
76Kimia XII SMAAluminium diperoleh dengan menggunakan proses Hall-Heroult, sesuai dengannama penemunya Charles M. Hall (AS) dan Paul Heroult (Perancis) padatahun 1886.Pengolahan ini meliputi dua tahap.1.Tahap PemurnianPada tahap ini, aluminium yang diproduksi dari bauksit yang me-ngandungbesi oksida (Fe2O3) dan silika dimurnikan dengan melarutkan bauksit tersebutke dalam NaOH(aq). Besi oksida (Fe2O3) yang bersifat basa tidak larutdalam larutan NaOH.Reaksi:Al2O3(s) + 2 NaOH(aq)⎯ 2 NaAlO2(aq) + H2OLarutan di atas kemudian diasamkan untuk mengendapkan Al(OH)3(s).Al2O3 murni dapat dihasilkan dengan cara pemanasan Al(OH)3, kemudiandisaring akan diperoleh Al2O3.Reaksi:NaAlO2(aq)+ HCl(aq) + H2O⎯ Al(OH)3(s) + NaCl(aq)2 Al(OH)3(s)⎯ Al2O3(s) + 3 H2O(g)2.Tahap ElektrolisisAl2O3 (dengan titik leleh 2.030 °C) dicampurkan dengan kriolit(Na3AlF6) (untuk menurunkan titik leleh menjadi 1.000 °C). Larutan Al2O3dalam kriolit dielektrolisis menggunakan karbon sebagai katode dan anode.Reaksi:Anode :batang karbon3 O2–(l)⎯ O2(g) + 6 e–Katode :bejana besi yang dilapisi karbon2 Al3+(l) + 6 e–⎯ 2 Al(l)(Sri Lestari, 2004: 37).Al2O3 yang dihasilkan dapat dimanfaatkan sebagai berikut.a. Untuk meruntuhkan bangunan yang terbuat dari besi atau baja. Hal inidisebabkan pembentukan Al2O3 yang sangat eksoterm (menghasilkansuhu 3.000 °C), sehingga mampu mengikat oksigen dari oksida logamlain.b. Jika Al2O3 bercampur dengan logam transisi akan terbentuk permataberwarna-warni, seperti:·Rubi, permata berwarna merah terbentuk dari Al2O3 dan Cr3+.·Safir, permata berwarna biru terbentuk dari Al2O3, Fe2+, dan Ti4+.·Topaz, permata berwarna kuning terbentuk dari Al2O3dan Fe2+.·Ametis, permata berwarna cokelat-keunguan terbentuk dari Al2O3dan Mn3+.(Sri Lestari, 2004: 37).
77Kimia XII SMAKegunaan aluminium, antara lain:a.Aluminium merupakan logam yang ringan, kuat, dan tahan korosi, sehinggabanyak digunakan untuk peralatan rumah tangga, bingkai jendela, sampaikerangka bangunan.b.Pelapis kemasan biskuit, cokelat, dan rokok.c.Campuran logam 90% Al dan 10% Mg (magnalium) bersifat kuat danringan, hanya digunakan pada pembuatan pesawat terbang.d.Campuran 20% Al, 50% Fe, 20% Ni, dan 10% Co dapat digunakan sebagaimagnet yang sangat kuat.e.Tawas (KAl(SO4)), digunakan untuk penjernih air dan zat anti keringat.f.Al(OH)3 digunakan untuk menetralkan asam lambung yang berlebihan.g.Thermit (campuran Al dan Fe2O3) digunakan untuk mengelas logam.h.Aluminium sulfat digunakan pada pewarnaan tekstil.D. BesiBesi merupakan unsur keempat terbanyak di muka bumi. Di alam, besiterdapat dalam bentuk senyawa, antara lain sebagai hematit (Fe2O3), magnetit(Fe3O4), pirit (FeS2), dan siderit (FeCO3). Selain sangat reaktif yaitu cepatteroksidasi membentuk karat dalam udara lembap, besi murni bersifat lunakdan liat (Sri Lestari, 2004: 96).Proses pembuatan besi dilakukan melalui dua tahap.1.Peleburan BesiPeleburan besi dilakukan dalam suatu alat yang disebut blast furnace(tungku sembur) dengan tinggi 40 m dan lebar 14 m dan terbuat dari batubata yang tahan panas tinggi. Bahan yang dimasukkan dalam tanur ini adatiga macam, yaitu bijih besi yang dikotori pasir (biasanya hematit), batukapur (CaCO3) untuk mengikat kotoran (fluks), dan karbon (kokas) sebagaizat pereduksi (Martin S. Silberberg, 2000: 973).Reaksi: 2 FeO3 + 3 C ⎯⎯→ 4 Fe + 3 CO2Suhu reaksi sangat tinggi dan tekanan tanur sekitar 1 – 3 atm gauge,sehingga besi mencair dan disebut besi gubal (pig iron).Besi cair pada umumnya langsung diproses untuk membuat baja, tetapisebagian ada juga yang dialirkan ke dalam cetakan untuk membuat besituang (cast iron) yang mengandung 3 – 4 % karbon dan sedikit pengotorlain, seperti Mn, Si, P. Besi yang mengandung karbon sangat rendah (0,005– 0,2%) disebut besi tempa (wrought iron).Batu kapur berfungsi sebagai fluks, yaitu untuk mengikat pengotor yangbersifat asam, seperti SiO2 membentuk terak. Reaksi pembentukan terakadalah sebagai berikut. Mula-mula batu kapur terurai membentuk kalsiumoksida (CaO) dan karbon dioksida (CO2).Reaksi: CaCO3(s)⎯⎯→ CaO(s) + CO2(g)
78Kimia XII SMAGambar 3.4 Peleburan besiSumber: Martin S. Silberberg, 2000:974Gas O2Fluks (CaO)Molten metalKalsium oksida kemudian bereaksi dengan pasirmembentuk kalsium silikat, komponen utama dalamterak (Martin S. Silberberg, 2000: 974).Reaksi: CaO(s) + SiO2(s)⎯ CaSiO3(l)Terak ini mengapung di atas besi cair danharus dikeluarkan dalam selang waktu tertentu.2.Peleburan Ulang Besi-BajaProses pembuatan baja dibagi men-jadi beberapa tahap sebagi berikut.a.Menurunkan kadar karbon dalam besigubal dari 3 – 4% menjadi 0 – 1,5%,yaitu dengan mengoksidasikannyadengan oksigen.b. Membuang Si, Mn, dan P serta pe-ngotor lain melalui pembentukan terak.c. Menambahkan logam aliase, sepertiCr, Ni, Mn, V, Mo, dan W sesuai dengan jenis baja yang diinginkan (Oxtoby,Gillis, Nachtrieb, 2003: 210).Teknologi pengolahan besi gubal (pig iron) menjadi baja secara murahdan cepat diperkenalkan oleh Henry Bessemer (1856), tetapi sekarang sudahtidak digunakan lagi. William Siemens tahun 1860 mengembangkan tungkuterbuka (open herth furnace), dan sekarang tungku yang banyak digunakanadalah tungku oksigen.Berbagai jenis zat ditambahkan pada pengolahan baja yang bergunasebagai “scavangers” (pengikat pengotor), terutama untuk mengikat oksigendan nitrogen. Scavangers yang terpenting adalah aluminium, ferosilikon,feromangan, dan ferotitan. Zat tersebut bereaksi dengan nitrogen atauoksigen yang terlarut membentuk oksida yang kemudian terpisah ke dalamterak.Baja dapat digolongkan ke dalam tiga golongan, yaitu:a. Baja karbon, terdiri atas besi dan karbon.b. Baja tahan karat (stainless stell), mempunyai kadar karbon yang rendahdan mengandung sekitar 14% kromium.c. Baja aliase, yaitu baja spesial yang mengandung unsur tertentu sesuaidangan sifat yang diinginkan.Untuk mencegah perkaratan pada baja dapat dilakukan dengan berbagaicara, yaitu:a. Menambahkan logam lain.b. Menggunakan lapisan pelindung.c. Menggunakan logam yang dapat dikorbankan.d. Melindungi secara katodik.
79Kimia XII SMAE. TembagaTembaga merupakan logam berwarna kemerahan yang terdapat secarabebas di alam maupun dalam bentuk senyawanya. Bijih tembaga yangterpenting adalah kalkopirit(CuFeS2, 34,5% Cu). Selain itu ada beberapasenyawa tembaga yang lain, seperti cuprite(Cu2O, 88,8% Cu), chalcosite(Cu2S, 79,8% Cu), dan malasite(Cu2(OH)2CO3, 57,3% Cu) (Oxtoby, Gillis,Nachtrieb, 2003: 206).Untuk memperoleh tembaga, pertama dilakukan flotasi (pengapungan)busa,untuk memekatkan bijih tembaga. Langkah berikutnya adalahpemanggangan (roasting) bijih yang sudah diperkaya, yaitu reaksi dengan udarapada suhu tinggi untuk mengkonversi besi menjadi oksidanya dan menyisakantembaga sebagai sulfida. Selanjutnya campuran Cu2S dan Fe3O4 serta bahan-bahan lain dimasukkan ke dalam tungku pada suhu 1.100 °C. Karena Cu2Stidak larut dalam terak, maka Cu2S dialirkan ke tungku lain melalui semburanudara untuk memicu terjadinya reaksi redoks. Terakhir, tembaga cair yangterbentuk kemudian didinginkan dan dicetak untuk dimurnikan lebih lanjut(Oxtoby, Gillis, Nachtrieb, 2003: 207).Reaksi: 6 CuFeS2(s) + 13 O2(g)⎯⎯→ 3 Cu2S(s) + 2 Fe3O4(s) + 9 SO2(g)CaCO3(s) + Fe3O4(s) + 2 SiO2(s)⎯⎯→ CO2(g) + terakCu2S(l) + O2(g)⎯⎯→ 2 Cu(l) + SO2(g)Kegunaan tembaga, antara lain:1.Merupakan penghantar panas dan listrik yang sangat baik, maka banyakdigunakan pada alat-alat listrik.2.Sebagai perhiasan, campuran antara tembaga dan emas.3.Sebagai bahan pembuat uang logam.4.Sebagai bahan pembuat logam lain, seperti kuningan (campuran antaratembaga dan seng), perunggu (campuran antara tembaga dan timah),monel, dan alniko.5.CuSO4 dalam air berwarna biru, banyak digunakan sebagai zat warna.6. Campuran CuSO4 dan Ca(OH)2, disebut bubur boderiux banyakdigunakan untuk mematikan serangga atau hama tanaman, pencegah jamurpada sayur dan buah.7. CuCl2, digunakan untuk menghilangkan kandungan belerang padapengolahan minyak.8.Cu(OH)2 yang larut dalam larutan NH4OH membentuk ion kompleks cupritetramin (dikenal sebagai larutan schweitser), digunakan untuk melarutkanselulosa pada pembuatan rayon (sutera buatan).
80Kimia XII SMAF. TimahTimah adalah logam yang berwarna putih perak, relatif lunak, tahan karat,dan memiliki titik leleh yang rendah. Timah biasanya terdapat dalam dua bentukalotropi, yaitu timah putih (β) atau bentuk “logam” yang stabil pada suhu diatas 14 °C dan timah abu-abu (α) atau bentuk “nonlogam” yang stabil padasuhu di bawah 13 °C.Tambang timah utama adalah timah(IV) oksida (SnO2), yang dikenaldengancassitente. Tambang timah kudapat di P. Bangka (Belitung). Timahdiperoleh dengan mereduksi SnO2 dengan karbon, sesuai dengan reaksi berikut.SnO2(s) + C(s)⎯ Sn(s) + CO2(g)Timah digunakan untuk membuat kaleng kemasan, seperti untuk roti, susu,cat, dan buah serta melapisi kaleng yang terbuat dari besi dari perkaratan.Selain itu juga digunakan untuk membuat logam campur, misalnya perunggu(campuran timah, tembaga, dan seng) dan solder (campuran timah dan timbal).3.4 Pembuatan Beberapa Unsur Nonlogam dan SenyawanyaA. Karbon dan Senyawa KarbonSenyawa karbon (C) merupakan senyawa yang banyak dikenal.Keistimewaan unsur karbon dibandingkan dengan unsur golongan IVA yanglain adalah unsur ini secara alamiah mengikat dirinya sendiri dalam rantai,baik dalam ikatan tunggal C — C, ikatan rangkap dua C = C, maupun ikatanrangkap tiga C≡C (Sri Lestari, 2004: 42). Unsur karbon memiliki beberapabentuk yang berbeda, yaitu intan, grafit, dan arang. Bentuk-bentuk yang berbedadari unsur yang sama disebut alotrop.1.IntanIntan adalah zat padat yang bening dan zat yang paling keras, mempunyaiindeks bias tinggi, bukan konduktor listrik tetapi tahan asam dan alkali.Intan terbentuk secara alamiah. Susunan molekul intan lebih rapatdibandingkan grafit, dengan kerapatan intan 3,51 g/cm3, sedangkan grafit2,22 g/cm3. Untuk membuat intan dari grafit diperlukan tekanan dan suhuyang tinggi, yaitu 3.000 °C dan 125 bar dengan katalis logam transisi, sepertiCr, Fe, atau Pt, yang akan menghasilkan intan 0,1 karat. Kegunaan intanalam sebagian besar untuk perhiasan. Intan alam yang tidak cukup baikdigunakan untuk pemotong kaca, gerinda, dan mata bor serta digunakanuntuk membuat ampelas untuk memoles benda yang sangat keras, sepertibaja tahan karat.
81Kimia XII SMA2 .GrafitGrafit adalah zat bukan logam berwarna hitam yang mampu menghantar-kan panas dengan baik, buram, licin, tahan panas, dan dapat dihancurkanmenjadi serbuk yang lebih kecil. Sifat fisika grafit ditentukan oleh sifat danluas permukaannya. Grafit yang halus berarti mempunyai permukaan yangrelatif lebih luas (Sri Lestari, 2004: 43). Grafit dapat dibuat denganmensintesis berbagai bahan yang mengandung karbon. Grafit mempunyaistruktur yang berbentuk lapisan. Jarak antarlapisan hampir 2,5 kali lebihbesar dari jarak antaratom dalam satu lapisan. Hal ini menyebabkan grafitbersifat licin karena satu lapisan dapat meluncur di atas lapisan lainnya.Hubungan antarlapisan dalam grafit dapat diibaratkan dengan tumpukanlembaran kaca yang basah.Grafit juga mempunyai titik leleh yang tinggi. Elektron yang digunakanuntuk membentuk ikatan antarlapisan terikat relatif lemah, sehingga dapatmengalir dari satu atom ke atom lain, sehingga grafit dapat menghantarkanlistrik.Kegunaan grafit, antara lain adalah sebagai elektrode pada baterai, pro-ses elektrolisis, atau untuk pensil. Selain itu, jika karbon aktif dipanaskanpada suhu 1.500 °C dengan paladium, platina sebagai katalis, akanmenghasilkan serat polimer, seperti poliakrilonitril atau selulosa, yang biladigabungkan dengan plastik akan membentuk foam dan foil.3.ArangBahan lain yang mengandung karbon adalah arang. Arang dibuat darikayu atau serbuk gergaji dengan pemanasan pada suhu tinggi tanpa udara.Arang merupakan kristal halus dengan struktur seperti grafit. Ruang antar-lapisan atom dalam arang yang dibubuk halus dapat menjerap atom, sehinggazat itu mempunyai daya absorpsi yang besar. Oleh karena itu zat ini digunakandalam topeng gas. Arang dapat digunakan untuk mengadsorpsi zat warnadan bahan polutan dalam pengolahan air serta dalam air tebu pada pengolahangula, selain sebagai obat sakit perut.4.Karbon MonoksidaKarbon monoksida merupakan gas tidak berwarna, tidak berbau,beracun, dan mempunyai titik didih –190 °C. Karbon monoksida ini akanterbentuk jika karbon dibakar dengan jumlah oksigen yang sedikit, secarastoikiometri kekurangan oksigen. Karbon monoksida antara lain dapatdihasilkan melalui reduksi batuan fosfat menjadi fosfor dan hasil pembakaranbahan bakar, seperti knalpot pada kendaraan bermotor. Karbon monoksidaberbahaya bagi tubuh karena mampu mengikat atom Fe dalam hemoglobindarah.Karbon monoksida dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar dengancara mencampurkannya dengan gas lain, sebagai reduktor pada pengolahanberbagai jenis logam. Selain itu campuran karbon monoksida dan H2 pentinguntuk sintesis metanol (Sri Lestari, 2004: 45).
82Kimia XII SMA5.Karbon DioksidaKarbon dioksida dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar yangmengandung karbon. Secara alami, karbon dioksida berwujud gas dandiperoleh dari hasil metabolisme hewan dan hanya sedikit sekali di atmosfer,sekitar 0,03% volume (Kirk – Othmer, vol. 5). Meskipun tidak berbahaya,akan tetapi jika kadarnya terlalu besar dapat menyebabkan orang pingsandan merusak sistem pernapasan.Karbon dioksida secara komersial diperoleh dari pembakaran residupenyulingan minyak bumi. Dalam jumlah besar juga diperoleh sebagai hasilsamping produksi urea dan pembuatan alkohol dari proses fermentasi.Reaksi:C6H12O6⎯2 C2H5OH + 2 CO2Beberapa kegunaan karbon dioksida adalah:a. Es kering (dry ice), digunakan sebagai pendingin, seperti pada pembuatanes krim, produk daging, dan makanan beku.b. Sebagai pemadam api, CO2 akan mencegah api menyebar karena sifatnyayang lebih ringan dibandingkan dengan udara, sehingga akan melingkariapi.c. Untuk membuat minuman berkarbonasi (soft drink), seperti air soda,limun, dan lainnya.d. Sebagai reagen kimia pada proses pembuatan sodium salisilat, potasium,amonium karbonat dan bikarbonat.e. Sebagai bahan baku untuk fotosintesis dan menentukan suhu global iklim.f. Sebagai bahan baku untuk fotosintesis tumbuhan air dan digunakan siputdan sejenisnya untuk membuat cangkang.B. SilikonSilikon merupakan unsur kedua terbanyak yang terdapat di muka bumi,yaitu sekitar 28%. Meskipun berlimpah akan tetapi silikon tidak ditemukandalam bentuk alaminya, melainkan terdapat dalam mineral silikat dan sebagaisilika (SiO2) (Sri Lestari, 2004: 48). Kuarsa merupakan salah satu bentuk kristalSiO2 murni, sedangkan pasir, agata (akik), oniks, opal, ametis, dan flintmerupakan SiO2 dengan suatu bahan pengotor dalam jumlah runut.Silikon dapat diperoleh dengan cara mencampurkan silika dan kokas(sebagai reduktor) dan memanaskannya di dalam tanur listrik pada suhu sekitar3.000 °C.Reaksi: SiO2(l) + C(s)⎯ Si(l) + 2 CO(g)Silikon umumnya digunakan untuk membuat transistor, chips computer,dan sel surya. Sedangkan berbagai senyawa silikon digunakan di banyakindustri. Silika dan silikat digunakan untuk membuat gelas, keramik, porselin,dan semen. Silikon yang bereaksi dengan karbon membentuk karbida (SiC)
83Kimia XII SMAyang bersifat inert, sangat keras dan tidak dapat melebur, banyak digunakandalam peralatan pemotong dan pengampelas. Silika gel bersifat higroskopissehingga banyak digunakan untuk pengering dalam berbagai macam produk.C. Nitrogen dan Senyawa NitrogenNitrogen merupakan unsur yang paling melimpah yang dapat dengan mudahdiakses oleh manusia. Di alam, nitrogen berbentuk sebagai senyawa N2 dengankadar 78,03% volum dan 75,45% berat. Nitrogen adalah gas yang tidakberwarna, tidak berbau dan tidak berasa, serta mencair pada suhu –195,8 °Cdan membeku pada suhu –210 °C.Nitrogen diperoleh dengan cara distilasi bertingkat udara cair. Mula-mulaudara disaring untuk dibersihkan dari debu. Udara bersih yang diperolehkemudian dikompresikan yang menyebabkan suhu udara meningkat. Setelahitu dilakukan pendinginan. Pada tahap ini, air dan karbon dioksida membekusehingga sudah dapat dipisahkan. Setelah melalui menara pendingin, udarakemudian diekspansikan sehingga suhu akan turun lagi dan sebagian udaraakan mencair, sedangkan udara yang belum mencair disirkulasikan/dialirkanlagi ke dalam kompresor.Kegunaan nitrogen antara lain sebagai berikut.1.Sebagian besar nitrogen dipakai untuk membuat amonia (NH3).2.Digunakan untuk membuat pupuk nitrogen, seperti urea (CO(NH2)2) danZA(NH4)2SO4).3.Sebagai selubung gas inert untuk menghilangkan oksigen pada pembuatanalat elektronika karena sifat inert yang dimiliki.4.Digunakan sebagai pendingin untuk menciptakan suhu rendah, misalnyapada industri pengolahan makanan.5.Membuat ruang inert untuk penyimpanan zat-zat eksplosif.6.Mengisi ruang kosong dalam termometer untuk mengurangi penguapanraksa.Beberapa senyawa nitrogen sebagai berikut.1.AmoniaWujud amonia adalah gas dengan bau yang khas dan sangat menyengat,tidak berwarna, dengan titik didih –33,35 °C dan titik beku –77,7 °C.Amonia dibuat dengan proses Haber-Bosch, pada suhu 370 – 540 °Cdan tekanan 10 – 1.000 atm, dengan menggunakan katalis Fe3O4. Katalisberfungsi untuk memperluas kisi dan memperbesar permukaan aktif,sedangkan suhu tinggi dilakukan untuk mendapatkan laju reaksi yangdiinginkan.Reaksi:N2(g) + 3 H2(g)⎯⎯→←⎯⎯ 2 NH3(g)Dalam skala laboratorium, amonia dibuat dengan mereaksikan garamamonium dengan basa kuat sambil dipanaskan.Reaksi:NH4Cl + NaOH Δ⎯⎯→ NaCl + H2O + NH3
84Kimia XII SMAKegunaan amonia, antara lain:a.Membuat pupuk, seperti urea (CO(NH2)2) dan ZA (NH4)2SO4).b.Membuat senyawa nitrogen yang lain, seperti asam nitrat, amoniumklorida, dan amonium nitrat.c.Sebagai pendingin dalam pabrik es karena amonia cair mudah menguapdan menyerap banyak panas.d.Membuat hidrazin (N2H4), bahan bakar roket.e.Digunakan pada industri kertas, karet, dan farmasi.f.Sebagai refrigeran pada sistem kompresi dan absorpsi.2.Asam NitratAsam nitrat termasuk dalam asam kuat, di mana dapat melarutkanhampir semua logam, kecuali emas dan platina. Asam nitrat berupa zat cairjernih pada suhu biasa dan dapat bercampur sempurna dengan air dalamsegala perbandingan.Asam nitrat dibuat dengan melalui tiga tahap, dikenal dengan prosesOswald, sebagai berikut. Mula-mula amonia dan udara berlebih dialirkanmelalui katalis Pt – Rh pada suhu 950 °C, kemudian didinginkan sampaisuhu mencapai 150 °C di mana gas dicampur dengan udara yang akanmenghasilkan NO2. NO2(g) dan udara sisa dialirkan ke dasar menara,kemudian disemprotkan dengan air pada temperatur sekitar 80 °C, makaakan diperoleh larutan yang mengandung 70% HNO3.Reaksi:4 NH3(g) + 5 O2(g)⎯4 NO(g) + 6 H2O(g)2 NO(g) + O2(g)⎯2 NO2(g)4 NO2(g) + O2(g) + 2 H2O(l)⎯ 4 HNO3(aq)Asam nitrat banyak digunakan untuk pupuk (amonium nitrat), obat-obatan, dan bahan-bahan peledak, seperti TNT, nitrogliserin, dan nitro-selulosa. Asam nitrat juga digunakan pada sistem pendorong roket denganbahan bakar cair.D. Fosforus dan Senyawa FosforusSumber utama dari fosfor adalah batuan fosfat yang dikenal dengan namaapatit, Ca9(PO4)6.CaF6.Ada beberapa jenis fosfor, yaitu:1.Fosfor putih, dengan tetrahedral sebagai bentuk molekulnya, lunak, sangatreaktif, dan beracun. Fosfor jenis ini sering disebut sebagai fosfor kuningkarena kadang-kadang berwarna kekuningan.2.Fosfor merah, bentuk molekulnya belum dapat dipastikan, kurang reaktif,dan tidak beracun.3.Fosfor hitam (mirip grafit), diperoleh dengan memanaskan fosfor putih dibawah tekanan pada suhu 550 °C.
85Kimia XII SMABaik fosfor merah maupun fosfor hitam stabil di udara, tetapi akan terbakarjika dipanaskan. Sedangkan fosfor putih karena mudah menyala dan sangatberacun, maka disimpan di dalam air.Fosfor dapat diperoleh dari pemanasan batuan fosfat, silika (SiO2), dancoke (C) di dalam pembakar listrik. Uap fosforus yang terbentuk ditampungdalam air. Reaksi: 2 Ca3(PO4)2(s) + 6 SiO2(s) + 10 C(s)⎯⎯→ P4(g) + 6 CaSiO3(l) + 10 CO(g)Kegunaan fosfor, antara lain:1.Sebagian besar fosfor digunakan untuk memproduksi asam fosfat, di manaasam fosfat digunakan pada pelapisan logam agar tahan terhadap korosiatau dapat dijadikan lapisan dasar dalam pengecatan.2.Digunakan juga dalam industri minuman ringan untuk memberikan rasaasam.3.Fosfor merah digunakan untuk membuat korek api.4.Kalium fosfat digunakan untuk pelengkap makanan dan pada soda kue.5.Dalam tubuh manusia, fosfor terdapat pada nukleat, yaitu DNA dan RNAdan kalsium fosfat sebagai senyawa utama penyusun matriks tulang.Beberapa senyawa fosfor sebagai berikut.1.Asam FosfatAsam fosfat murni merupakan padatan kristal tidak berwarna,mempunyai titik leleh 42,35 °C. Pada suhu rendah, asam fosfat bersifatsangat stabil dan tidak mempunyai sifat oksidator, sedangkan pada suhutinggi cukup reaktif terhadap logam yang mereduksinya.Asam fosfat diperoleh dengan cara mereaksikan langsung batuan fosfatdengan asam sulfat pekat.Reaksi:Ca3(PO4)2(s) + 3 H2SO4(aq) + 6 H2O⎯⎯→ 3 CaSO4·2H2O(s) + H3PO4(aq)Jika ke dalam asam fosfat ditambahkan gerusan apatit, akan diperolehpupuk dengan kadar fosfat yang tinggi disebut TSP (triple superfosfat).Selain untuk pupuk, asam fosfat juga digunakan untuk bahan penunjangdetergen, bahan pembersih lantai, insektisida, dan makanan hewan.2.Pupuk SuperfosfatGaram fosfat banyak digunakan dalam pembuatan pupuk. Batuan fosfatyang dihaluskan langsung dapat digunakan sebagai pupuk, akan tetapi karenakelarutan Ca3(PO4)2 sangat kecil, maka harus ditambahkan 70% asam sulfatuntuk menghasilkan pupuk “superfosfat”.Reaksi: Ca3(PO4)2(s) + 2 H2SO4⎯⎯→()()2443 Ca(H PO )+ CaSOSuperfosfatss
86Kimia XII SMAE. OksigenOksigen merupakan unsur yang paling banyak di bumi dan merupakanelemen paling penting dalam kehidupan. Semua makhluk hidup membutuhkanoksigen untuk proses respirasi (pernapasan). Oksigen terdapat di alam dalamkeadaan bebas dan dalam bentuk senyawa. Dalam keadaan bebas di alam,oksigen mempunyai dua alotropi, yaitu gas oksigen (O2) dan gas ozon (O3).Kelimpahan oksigen di alam ± 20% dan dalam air ± 5%. Unsur oksigen mudahbereaksi dengan semua unsur, kecuali dengan gas mulia ringan. Gas oksigentidak berwarna (oksigen padat/cair/lapisan tebal oksigen berwarna biru muda),tidak berbau, dan tidak berasa sehingga tidak terdeteksi oleh panca indra kita.Oksigen mengembun pada –183 °C dan membeku pada –218,4 °C. Oksigenmerupakan oksidator yang dapat mengoksidasi logam maupun nonlogam.Secara industri, dengan proses pemisahan kriogenik distilasi udara akandiperoleh oksigen dengan kemurnian 99,5%, sedangkan dengan proses adsorpsivakum akan diperoleh oksigen dengan kemurnian 90 – 93% (Kirk – Othmer,vol. 17).Dalam skala laboratorium, oksigen dapat diperoleh dengan cara berikut.1.Pemanasan campuran MnO2 dan H2SO4, proses ini pertama kali diperke-nalkan oleh C. W. Scheele (1771)Reaksi:MnO2(s) + H2SO4(aq)⎯ MnSO4(aq) + H2O(l) + O2(g)2.Pemanasan HgO, proses ini pertama kali diperkenalkan oleh Priesttley(1771)Reaksi:2 HgO(s)⎯ 2 Hg(l) + O2(g)3.Pemanasan peroksidaReaksi:2 BaO2(s)⎯ 2 BaO(s) + O2(g)Kegunaan oksigen, antara lain:1.Gas oksigen digunakan untuk pernapasan semua makhluk hidup.2.Gas oksigen diperlukan untuk proses pembakaran.3.Pada industri kimia, oksigen digunakan sebagai oksidator untuk membuatsenyawa-senyawa kimia.4.Oksigen cair digunakan untuk bahan bakar roket.5.Campuran gas oksigen dan hidrogen digunakan sebagai bahan bakarpesawat ruang angkasa (sel bahan bakar).6.Bersama dengan asetilena digunakan untuk mengelas baja.7.Dalam industri baja digunakan untuk mengurangi kadar karbon dalambesi gubal.
87Kimia XII SMAF. BelerangBelerang terdapat di muka bumi dalam bentuk bebas maupun senyawa.Belerang padat mempunyai dua bentuk alotropi, yaitu belerang rombik danbelerang monoklinik. Belerang yang biasa kita lihat adalah belerang rombik,dengan warna kuning, belerang ini stabil di bawah suhu 95,5 °C. Bila lebihdari suhu 95,5 °C, belerang rombik akan berubah menjadi belerang monoklinikyang akan mencair pada suhu 113 °C. Biasanya belerang dijumpai dalam bentukmineral sulfida dan sulfat, hidrogen sulfida, maupun senyawa belerang organik.Belerang dapat diperoleh dengan cara ekstraksi melalui proses Frasch.Belerang yang ada di bawah tanah dicairkan dengan mengalirkan air superpanas (campuran antara air dan uap air dengan tekanan sekitar 16 atm dansuhu sekitar 160 °C) melalui pipa bagian luar dari suatu susunan tiga pipakonsentrik. Belerang cair kemudian dipaksa keluar dengan memompakan udarapanas (dengan tekanan sekitar 20 – 25 atm). Setelah itu belerang dibiarkanmembeku. Belerang yang diperoleh dengan cara ini mempunyai kemurniansampai 99,6%, hal ini disebabkan karena belerang tidak larut dalam air.Kegunaan belerang yang utama adalah untuk membuat asam sulfat,vulkanisasi karet, dan membasmi penyakit tanaman. Belerang juga digunakanuntuk membuat CS2 dan senyawa belerang lainnya.1.Asam SulfatAsam sulfat merupakan zat cair kental, tidak berwarna, dan bersifathigroskopis. Asam sulfat pekat merupakan asam oksidator. Senyawa-senyawa yang mengandung H dan O akan hangus bila dituangi asam sulfatpekat. Hal ini dikarenakan asam sulfat dapat menarik hidrogen dan oksigendari senyawanya.Asam sulfat dapat diperoleh menggunakan dua cara.a. Proses KontakBahan baku asam sulfat berupa gas SO2 yang diperoleh denganpemanggangan pirit atau pembakaran belerang.Reaksi: 4 FeS2 + 11 O2⎯⎯→ 2 Fe2O3 + 8 SO2 atau S + O2→ SO2Gas belerang dioksida yang terjadi dicampur dengan udara, dialirkanmelalui katalisator kontak (V2O5) pada suhu ± 500 °C dengan tekanan 1atm. Pada reaksi ini, V2O5 tidak hanya bertindak sebagai katalisator tetapijuga bertindak sebagai oksidator.Gas O3 yang terjadi dialirkan ke dalam larutan asam sulfat encer sehinggaterjadi asam pirosulfat.Reaksi: SO3 + H2SO4⎯⎯→ H2S2O7Dengan menambahkan air ke dalam campuran ini diperoleh asam sulfatpekat (98%).Reaksi: H2S2O7 + H2O⎯⎯→ 2 H2SO4
88Kimia XII SMAb. Proses Bilik TimbalBahan baku pada proses ini adalah SO2, sama dengan proses kontak.Katalis yang digunakan pada proses ini adalah gas NO dan NO2. GasSO2, NO, NO2, dan uap air dialirkan ke dalam ruang yang bagiandalamnya dilapisi Pb (timbal). Gas SO2 hasil pemanggangan dialirkanke dalam menara glover bersama asam nitrat. Dalam hal ini asam nitratdiurai menjadi NO dan NO2. Campuran gas tersebut dialirkan ke dalambilik timbal bersama-sama udara dan uap air hingga terjadi reaksi.Reaksi: 2 SO2 + O2 + NO + NO2 + H2O⎯2 HNOSO4(asam nitrosil)Asam nitrosil (HNOSO4) bereaksi dengan H2O membentuk asam sulfat(H2SO4).Reaksi: 2 HNOSO4 + H2O⎯ 2 H2SO4 + NO + NO2Gas NO dan NO2 dialirkan ke menara Gay Lussac kemudian diubahmenjadi HNO3. Sedangkan asam nitrat akan dialirkan kembali ke menaraglover dan seterusnya. Asam sulfat yang terbentuk akan dialirkan kebak penampungan.Asam sulfat banyak digunakan pada industri pupuk dan detergen.Selain itu juga bisa digunakan pada industri logam, zat warna, bahanpeledak, obat-obatan, pemurnian minyak bumi, dan untuk pengisi aki.G. Halogen dan Senyawa Halogen1.Fluorin dan SenyawanyaKeberadaan fluorin di alam paling banyak dan paling reaktif. Fluorditemukan pada mineral fluorspar (CaF2), kriolit (Na3AlF6), dan flouroapatit(Ca5(PO4)3F). Selain itu unsur ini ditemukan pada gigi manusia dan hewan,walaupun dalam kadar rendah.Fluor dapat diperoleh dengan menggunakan proses Moissan, sesuaidengan nama orang yang pertama kali mengisolasi fluorin, H. Moissan(1886). Proses ini menggunakan metode elektrolisis HF terlarut dalamleburan KHF2.Reaksi: 2 HF⎯ H2(g) + F2(g)F2 disimpan dalam wadah Ni atau Cu, karena permukaan dari wadah logamakan membentuk pelindung dari lapisan fluorida.
89Kimia XII SMAKegunaan senyawa fluorin, antara lain:a. CCl2F2 (freon-12), digunakan sebagai zat pendingin pada lemari es danAC.b. Na2SiF6, bila dicampur dengan pasta gigi akan berfungsi untukmenguatkan gigi.c. NaF, dapat digunakan dalam proses pengolahan isotop uranium, yaaitubahan bakar reaksi nuklir.d. Teflon, bahan plastik tahan panas.e. Asam fluorida, digunakan untuk mengukir (mensketsa) kaca karena dapatbereaksi dengan kaca.2.Klorin dan SenyawanyaKlorin terkandung di dalam air laut dalam bentuk garam (NaCl) dengankadar 2,8%. Sifat oksidator yang tidak sekuat F2 menyebabkan klorin dapatdiproduksi dengan menggunakan cara elektrolisis maupun oksidasi.Klorin dapat dibuat menggunakan beberapa cara, yaitu:a. Proses Deacon (oksidasi)HCl dicampur dengan udara, kemudian dialirkan melalui CuCl2 yangbertindak sebagai katalis. Reaksi terjadi pada suhu ± 430 °C dan tekanan20 atm.Reaksi: 4 HCl + O22CuCl⎯⎯⎯→←⎯⎯⎯ 2 H2O + 2 HCl2b. Elektrolisis larutan NaCl menggunakan diafragmaReaksi: 2 NaCl + 2 H2Oelektrolisis⎯⎯⎯⎯→2K2 NaOH + H
+N2AClc. Elektrolisis lelehan NaClReaksi: 2 NaCl elektrolisis⎯⎯⎯⎯→NK2 Na +N2AClKegunaan senyawa klorin, antara lain:a. Cl2, digunakan sebagai disinfektan untuk membunuh kuman yang dapatmenyebabkan berbagai penyakit.b. NaCl, digunakan sebagai garam dapur.c. KCl, digunakan untuk pupuk.d. NH4Cl, digunakan sebagai elektrolit pengisi batu baterai.e. NaClO, dapat mengoksidasi zat warna (pemutih), sehingga dapatdigunakan sebagai bleaching agent, yaitu pengoksidasi zat warna.f. Kaporit (Ca(OCl)2), digunakan sebagai disinfektan pada air.g. ZnCl2, sebagai bahan pematri atau solder.h. PVC, digunakan pada industri plastik untuk pipa pralon.i. Kloroform (CHCl3), digunakan sebagai pelarut dan obat bius padapembedahan.
90Kimia XII SMA3.Bromin dan SenyawanyaBromin dapat ditemukan dalam air laut. Sifat oksidator bromin tidakterlalu kuat. Bromin dapat diperoleh dengan beberapa cara.Pada skala industri, bromin dihasilkan dengan cara mengekstraksi airlaut. Hal ini dikarenakan kandungan air laut akan Br– tinggi (kira-kira 70ppm). Mula-mula pH air laut dibuat menjadi 3,5 dan kemudian direaksikandengan Cl2(g) untuk mengoksidasi Br– menjadi Br2(g).Reaksi: Cl2(g) + 2 Br–(aq)⎯ Br2(g) + 2 Cl–(aq)Kegunaan senyawa bromin antara lain:a. NaBr, sebagai obat penenang saraf.b. AgBr, untuk film fotografi. AgBr dilarutkan dalam film gelatin, kemudianfilm dicuci dengan larutan Na2S2O3 untuk menghilangkan kelebihanAgBr, sehingga perak akan tertinggal pada film sebagai bayangan hitam.c. CH3Br, sebagai bahan campuran zat pemadam kebakaran.d. C2H4Br2, ditambahkan pada bensin agar timbal (Pb) dalam bensin tidakmengendap karena diubah menjadi PbBr2.4.Iodin dan SenyawanyaSenyawa iodin yang paling banyak ditemukan adalah NaNIO3 yangbercampur dengan NaNO3. Iodin meskipun padat, tetapi mudah menyublimkarena mempunyai tekanan uap yang tinggi.Dalam skala industri, iodin diperoleh dengan mereaksikan NaIO3 dengannatrium bisulfit (NaHSO3). Endapan I2 yang didapat, disaring dandimurnikan.Reaksi: 2 NaIO3 + 5 NaHSO3⎯3 NaHSO4 + 2 Na2SO4+ H2O + I2Kegunaan senyawa iodin, antara lain:a. I2 dalam alkohol, digunakan sebagai antiseptik luka agar tidak terkenainfeksi.b. KIO3, sebagai tambahan yodium dalam garam dapur.c. I2, digunakan untuk mengetes amilum dalam industri tepung.d. NaI, bila ditambahkan pada garam dapur dapat digunakan untukmengurangi kekurangan yodium yang akan menyebabkan penyakitgondok.e. Iodoform (CHI3), sebagai disinfektan untuk mengobati borok.3.5 RadioaktifRadioaktif adalah zat yang mengandung inti yang tidak stabil. Pada tahun1903,Ernest Rutherford mengemukakan bahwa radiasi yang dipancarkan zatradioaktif dapat dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan muatannya. Radiasiyang bermuatan positif disebut sinar alfa, sedangkan yang bermuatan negatifdisebutsinar beta. Kemudian ditemukan sinar ketiga yang tidak bermuatan dandiberi nama sinar gama, penemunya Paul U. Vilard.
91Kimia XII SMASinar-sinar radioaktif mempunyai sifat-sifat:1. Dapat menembus kertas atau lempengan logam tipis.2. Dapat mengionkan gas yang disinari.3. Dapat menghitamkan pelat film.4. Menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar (fluoresensi).5. Dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar, yaitu sinar α,β,danγ.A. Sinar Alfa (ααααα)Sinar alfa merupakan radiasi partikel bermuatan positif. Partikel ini samadengan inti helium–4 (42He), bermuatan +2e– dan bermassa 4 sma. Partikel inimerupakan gabungan dari 2 proton dan 2 neutron. Pemancaran sinar alfamenyebabkan nomor atom berkurang dua, sedangkan nomor massa berkurangempat.Sinar alfa dipancarkan oleh inti dengan kecepatan sekitar 110 kecepatancahaya. Oleh karena memiliki massa yang besar, daya tembus sinar ini palinglemah di antara sinar radioaktif, namun mempunyai daya pengion yang palingkuat. Sinar ini dibelokkan oleh medan magnet ke arah kutub negatif.B. Sinar Beta (βββββ)Sinar beta adalah berkas elektron yang berasal dari inti atom dan bermuatannegatif dengan massa 11.836 sma. Oleh karena sangat kecil, partikel ini dapatdianggap tidak bermassa sehingga dinyatakan dengan notasi 01e–. Energi sinarbeta sangat bervariasi, mempunyai daya tembus lebih besar daripada sinaralfa tetapi daya pengionnya lebih lemah. Dalam medan magnet, sinar inimembelok ke arah kutub positif. Sinar beta disebut juga elektron berkecepatantinggi karena bergerak dengan kecepatan tinggi.C. Sinar Gama (γγγγγ)Sinar gama merupakan radiasi elektromagnetik berenergi tinggi, tidakbermuatan dan tidak bermassa, yang dinyatakan dengan notasi γ00. Sinar inidihasilkan oleh inti yang tereksitasi, biasanya mengikuti pemancaran sinarbeta atau alfa. Sinar gama memiliki daya tembus yang sangat besar, palingbesar di antara sinar radioaktif tetapi daya pengionnya paling lemah. Sinar initidak bermuatan listrik sehingga tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik.
92Kimia XII SMAKegunaan radioaktif antara lain sebagai berikut.A. Sebagai Perunut1.Bidang KedokteranDigunakan sebagai perunut untuk mendeteksi berbagai jenis penyakit,antara lain(Martin S. Silberberg, 2000: 1066):a.24Na, mendeteksi adanya gangguan peredaran darah.b.59Fe, mengukur laju pembentukan sel darah merah.c.11C, mengetahui metabolisme secara umum.d.131I, mendeteksi kerusakan pada kelenjar tiroid.e.32P, mendeteksi penyakit mata, liver, dan adanya tumor.2.Bidang IndustriDigunakan untuk meningkatkan kualitas produksi, seperti pada:a.Industri makanan, sinar gama untuk mengawetkan makanan, membunuhmikroorganisme yang menyebabkan pembusukan pada sayur dan buah-buahan.b. Industri metalurgi, digunakan untuk mendeteksi rongga udara pada besicor, mendeteksi sambungan pipa saluran air, keretakan pada pesawatterbang, dan lain-lain.c. Industri kertas, mengukur ketebalan kertas.d. Industri otomotif, mempelajari pengaruh oli dan aditif pada mesin selamamesin bekerja.3.Bidang Hidrologia.24Na dan 131I, digunakan untuk mengetahui kecepatan aliran air sungai.b. Menyelidiki kebocoran pipa air bawah tanah.c.14C dan 13C, menentukan umur dan asal air tanah.4.Bidang KimiaDigunakan untuk analisis penelusuran mekanisme reaksi kimia, seperti:a. Dengan bantuan isotop oksigen–18 sebagai atom perunut, dapat ditentukanasal molekul air yang terbentuk.b. Analisis pengaktifan neutron.c. Sumber radiasi dan sebagai katalis pada suatu reaksi kimia.d. Pembuatan unsur-unsur baru.5.Bidang Biologia. Mengubah sifat gen dengan cara memberikan sinar radiasi pada gen-gentertentu.b.Menentukan kecepatan pembentukan senyawa pada proses fotosintesismenggunakan radioisotop C–14.c. Meneliti gerakan air di dalam batang tanaman.
93Kimia XII SMAd. Mengetahui ATP sebagai penyimpan energi dalam tubuh denganmenggunakan radioisotop 38F.6.Bidang Pertaniana.37P dan 14C, mengetahui tempat pemupukan yang tepat.b.32P, mempelajari arah dan kemampuan tentang serangga hama.c. Mutasi gen atau pemuliaan tanaman.d.14C dan 18O, mengetahui metabolisme dan proses fotosintesis.7.Bidang Peternakana. Mengkaji efisiensi pemanfaatan pakan untuk produksi ternak.b.Mengungkapkan informasi dasar kimia dan biologi maupun antikualitaspada pakan ternak.c.32P dan 35S, untuk pengukuran jumlah dan laju sintesis protein di dalamusus besar.d.14C dan 3H, untuk pengukuran produksi serta proporsi asam lemak mudahmenguap di dalam usus besar.B. Sebagai Sumber Radiasi1.Bidang KedokteranDigunakan untuk sterilisasi radiasi, terapi tumor dan kanker.2.Bidang IndustriDigunakan untuk:a. Perbaikan mutu kayu dengan penambahan monomer yang sudah diradiasi,kayu menjadi lebih keras dan lebih awet.b. Perbaikan mutu serat tekstil dengan meradiasi serat tekstil, sehingga titikleleh lebih tinggi dan mudah mengisap zat warna serta air.c. Mengontrol ketebalan produk yang dihasilkan, seperti lembaran kertas,film, dan lempeng logam.d.60Co untuk penyamakan kulit, sehingga daya rentang kulit yang disamakdengan cara ini lebih baik daripada kulit yang disamak dengan cara biasa.3.Bidang PeternakanDigunakan untuk:a.Mutasi gen dengan radiasi untuk pemuliaan tanaman.b. Pemberantasan hama dengan meradiasi serangga jantan sehingga mandul.c. Pengawetan bahan pangan dengan radiasi sinar-X atau gama untukmembunuh telur atau larva.d. Menunda pertunasan pada bawang, kentang, dan umbi-umbian untukmemperpanjang masa penyimpanan.
94Kimia XII SMADampak negatif dari radiasi zat radioaktif, antara lain:1. Radiasi zat radioaktif dapat memperpendek umur manusia. Hal ini karena zatradioaktif dapat menimbulkan kerusakan jaringan tubuh dan menurunkankekebalan tubuh.2. Radiasi zat radioaktif terhadap kelenjar-kelenjar kelamin dapat mengakibatkankemandulan dan mutasi genetik pada keturunannya.3. Radiasi zat radioaktif dapat mengakibatkan terjadinya pembelahan sel darahputih, sehingga mengakibatkan penyakit leukimia.4. Radiasi zat radioaktif dapat menyebabkan kerusakan somatis berbentuk lokaldengan tanda kerusakan kulit, kerusakan sel pembentuk sel darah, dan kerusakansistem saraf.1. Dari 118 unsur yang diketahui, sekitar 90 unsur berada di alam dan sisanya merupakanunsur sintesis (unsur buatan) di mana unsur-unsur tersebut ada yang terdapat sebagaiunsur bebas dan pula yang berupa senyawa. Unsur-unsur gas mulia di alam terdapatsebagai unsur bebas.2. Unsur-unsur yang paling banyak kelimpahannya di kulit bumi berturut-turut adalahoksigen, silikon, dan aluminium.3. Halogen merupakan unsur-unsur golongan VIIA yang dapat membentuk garam jikabereaksi dengan logam, di mana menyebabkan kelompok ini bersifat sangat reaktif.Unsur-unsur yang termasuk dalam golongan ini adalah fluor, klor, brom, dan iod.4. Golongan alkali adalah golongan IA, yang terdiri dari lithium, natrium, kalium,rubidium, sesium, dan fransium. Unsur alkali mempunyai 1 elektron valensi dalampembentukan ikatan logam. Senyawa alkali tidak pernah ditemukan dalam keadaanunsur bebas karena sifatnya yang sangat reaktif dan alkali merupakan reduktor yangkuat. Logam alkali merupakan golongan logam yang paling reaktif. Kereaktifannyameningkat dari atas ke bawah (litium ke fransium), hal ini berkaitan dengan energiionisasinya yang rendah, sehingga memudahkan unsur golongan ini untuk melepaselektron. Hampir semua senyawa logam alkali bersifat ionik dan mudah larut dalamair.5. Unsur alkali tanah adalah logam golongan IIA yang mempunyai elektron valensi 2,sehingga cenderung melepaskan elektron. Karena elektron valensinya mudah lepas,maka unsur alkali tanah bersifat mudah teroksidasi. Hal ini menyebabkan golonganalkali tanah merupakan reduktor kuat. Unsur-unsur yang termasuk dalam golonganlogam alkali tanah adalah berilium, magnesium, kalsium, stronsium, dan barium.6. Unsur-unsur yang ada di dalam periode ketiga terdiri dari unsur logam (Na, Mg, Al),metaloid (Si), nonlogam (P, S, Cl), dan gas mulia (Ar). Dalam sistem periodik unsur,jari-jari atom unsur periode ketiga semakin ke kiri semakin kecil, hal inimengakibatkan keelektronegatifan unsur-unsur periode ketiga semakin ke kanansemakin besar.Rangkuman
95Kimia XII SMA7. Pada sistem periodik unsur, yang termasuk dalam golongan transisi adalah unsur-unsur golongan B, dimulai dari IB – VIIB dan VIII. Sesuai dengan pengisian elektronpada subkulitnya, unsur ini termasuk unsur blok d, yaitu unsur-unsur dengan elektronvalensi yang terletak pada subkulit d dalam konfigurasi elektronnya.8. Beberapa kegunaan unsur-unsur transisi, antara lain:a. Skandium, digunakan pada lampu intensitas tinggi.b. Titanium, digunakan pada industri pesawat terbang dan industri kimia (pemutihkertas, kaca, keramik, dan kosmetik).c. Vanadium, digunakan sebagai katalis pada pembuatan asam sulfat.d. Kromium, digunakan sebagai plating logam-logam lainnya.e. Mangan, digunakan pada produksi baja dan umumnya alloy mangan-besi.f. Kobalt, digunakan untuk membuat aliansi logam.g. Nikel, digunakan untuk melapisi logam supaya tahan karat, membuat monel.h. Tembaga, digunakan pada alat-alat elektronik dan perhiasan.9. Natrium dibuat dengan menggunakan proses Downs, yaitu elektrolisis lelehan NaCl(titik lebur 800 °C) ditambah 58% CaCl2 dan KF untuk menurunkan suhu lebur hingga505 °C.10. Magnesium terdapat pada MgCO3, MgSO4, dolomit (campuran CaCO3.MgCO3), danmika (K-Mg-Al-silikat). Magnesium banyak diproduksi karena stabil di udara terbuka.Magnesium dapat diperoleh juga melalui proses Downs.11. Aluminium merupakan logam yang paling banyak dijumpai di muka bumi, sekitar8,8%. Aluminium banyak terdapat dalam bijih bauksit (Al2O3.2H2O) dengan kadar 35– 60%, granit, dan tanah liat. Aluminium diperoleh dengan menggunakan proses Hall-Heroult, sesuai dengan nama penemunya Charles M. Hall (AS) dan Paul Heroult(Perancis) pada tahun 1886.12. Unsur karbon memiliki beberapa bentuk yang berbeda, yaitu intan, grafit, dan arang.Bentuk-bentuk yang berbeda dari unsur yang sama disebut alotropi.13. Beberapa kegunaan karbon monoksida:a. Es kering (dry ice), digunakan sebagai pendingin, seperti pada pembuatan es krim,produk daging, dan makanan beku.b. Sebagai pemadam api, CO2 akan mencegah api menyebar karena sifatnya yanglebih ringan dibandingkan dengan udara, sehingga akan melingkari api.c. Untuk membuat minuman berkarbonasi (soft drink), seperti air soda, limun, danlainnya.d. Sebagai reagen kimia pada proses pembuatan sodium salisilat, potasium, amoniumkarbonat dan bikarbonat.e. Sebagai bahan baku untuk fotosintesis dan menentukan suhu global iklim.f. Sebagai bahan baku untuk fotosintesis tumbuhan air dan digunakan siput dansejenisnya untuk membuat cangkang.
96Kimia XII SMA14. Silikon merupakan unsur kedua terbanyak yang terdapat di muka bumi, yaitu sekitar28%. Silikon dapat diperoleh dengan cara mencampurkan silika dan kokas (sebagaireduktor) dan memanaskannya di dalam tanur listrik pada suhu sekitar 3.000 °C.Reaksi: SiO2(l) + C(s)⎯⎯→ Si(l) + 2 CO(g)Silikon umumnya digunakan untuk membuat transistor, chips computer, dan sel surya.15. Nitrogen merupakan unsur yang paling melimpah yang dapat dengan mudah diaksesoleh manusia. Di alam, nitrogen berbentuk sebagai senyawa N2 dengan kadar 78,03%volum dan 75,45% berat. Nitrogen adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbaudan tidak berasa, serta mencair pada suhu –195,8 °C dan membeku pada suhu–210 °C. Nitrogen diperoleh dengan cara distilasi bertingkat udara cair.16. Unsur fosfor mempunyai beberapa jenis, yaitu:a. Fosfor putih, bentuk molekulnya tetrahedral, bersifat lunak, sangat reaktif, danberacun. Fosfor jenis ini sering disebut sebagai fosfor kuning karena kadang-kadang berwarna kekuningan.b. Fosfor merah, bentuk molekulnya belum dapat dipastikan, kurang reaktif, dan tidakberacun.c. Fosfor hitam (mirip grafit), diperoleh dengan memanaskan fosfor putih di bawahtekanan pada suhu 550 °C.17. Dalam skala laboratorium, oksigen dapat diperoleh dengan cara:• Pemanasan campuran MnO2 dan H2SO4, proses ini pertama kali diperkenalkanoleh C. W. Scheele (1771)Reaksi: MnO2(s) + H2SO4(aq)⎯ MnSO4(aq) + H2O(l) + O2(g)• Pemanasan HgO, proses ini pertama kali diperkenalkan oleh Priesttley (1771)Reaksi: 2 HgO(s)⎯ 2 Hg(l) + O2(g)• Pemanasan peroksidaReaksi: 2 BaO2(s)⎯ 2 BaO(s) + O2(g)18. Kegunaan belerang yang utama adalah untuk membuat asam sulfat, vulkanisasi karetdan membasmi penyakit tanaman. Belerang juga digunakan untuk membuat CS2dan senyawa belerang lainnya.19. Asam sulfat, H2SO4 dapat dibuat dengan dua cara, yaitu proses kontak dan prosesbilik timbal.20. Sinar-sinar radioaktif mempunyai sifat-sifat:• Dapat menembus kertas atau lempengan logam tipis.• Dapat mengionkan gas yang disinari.• Dapat menghitamkan pelat film.• Menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar (fluoresensi).• Dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar, yaitu sinar α,β,danγ.
97Kimia XII SMA123456789012345678901231234567890123456789012312345678901234567890123Uji KompetensiI.Berilah tanda silang (x) huruf A, B, C, D, atau E pada jawaban yang paling benar!1. Bahan alam yang mengandung unsur atau senyawa tertentu disebut ... .A. unsurD. metaloidB. senyawaE. logamC. mineral2. Tiga unsur yang paling melimpah di muka bumi adalah ... .A. oksigen, nitrogen, dan kloridaB. silikon, argon, dan natriumC. oksigen, silikon, dan aluminiumD. nitrogen, aluminium, dan natriumE. oksigen, silikon, dan nitrogen3. Unsur yang paling melimpah di udara adalah ... .A. nitrogen dan karbon dioksidaB. oksigen dan karbon dioksidaC. nitrogen dan oksigenD. oksigen dan argonE. argon dan karbon dioksida4. Logam yang paling melimpah di bumi adalah ... .A. natriumD. sengB. besiE. magnesiumC. krom5. Yang berwujud gas pada golongan halogen adalah ... .A. brom dan iodinB. klor dan iodinC. fluor dan klorD. fluor dan bromE. brom dan klor6. Unsur yang tidak dapat membentuk asam oksi adalah ... .A. fluorA. iodinB. klorB. astatinC. brom7. Unsur logam alkali yang mempunyai keelektronegatifan paling besar adalah ... .A. natriumB. litiumC. kaliumD. rubidiumE. sesium
98Kimia XII SMA8. Logam alkali tidak dapat bereaksi dengan ... .A. udaraD.logamB. airE. halogenC. asam kuat9. Berikut ini merupakan logam alkali tanah, kecuali ... .A. magnesiumD. beriliumB. bariumE. radiumC. boron10. Unsur logam alkali tanah yang bersifat amfoter adalah ... .A. beriliumD. bariumB. magnesiumE. radiumC. kalsium11. Unsur pada periode ketiga yang merupakan oksidator paling kuat adalah ... .A. natriumD. silikonB. magnesiumE. klorC. aluminium12. Yang bukan termasuk asam dan/atau basa adalah ... .A. natriumD. silikonB. magnesiumE. klorC. aluminium13. Unsur transisi periode 4 yang mempunyai sifat paramagnetik adalah ... .A. skandium, titanium, dan kromB. tembaga, seng, dan vanadiumC. besi, kobalt, dan nikelD. vanadium, krom, dan manganE. skandium, vanadium, dan mangan14. Unsur yang dapat digunakan untuk melapisi logam agar tahan karat adalah ... .A. skandium dan titaniumB. krom dan nikelC. nikel dan kobaltD. vanadium dan manganE. tembaga dan krom15. Fungsi batu kapur pada pengolahan besi adalah ... .A. sebagai oksidatorB. sebagai reduktorC. sebagai katalisatorD. sebagai fluksE. untuk menurunkan titik cair besi
99Kimia XII SMA16. Pembuatan asam sulfat menurut proses kontak dilakukan dengan kondisi ... .A. suhu dan tekanan rendah dengan katalisator V2O5B. tekanan rendah, suhu sekitar 500 °C, katalisator NO2C. tekanan 150 – 200 atm, suhu rendah, katalisator V2O5D. tekanan rendah, suhu sekitar 500 °C, katalisator V2O5E. tekanan 150 – 200 atm, suhu sekitar 500 °C, katalisator V2O517. Ilmuwan yang mengemukakan bahwa sinar radioaktif dapat dibedakan menjadidua jenis berdasarkan muatannya adalah ... .A. Antoine Henri BecquerelB. Ernest RutherfordC. Wilhelm Konrad RontgenD. Paul Wrich VillardE. Marie Curie18. Berikut ini yang bukan merupakan sifat dari sinar alfa adalah ... .A. memiliki daya tembus yang lebih kuat dari sinar betaB. tersusun dari inti heliumC. massanya 4 smaD. bermuatan positifE. memiliki daya pengion yang lebih besar dari sinar gama19. Di bawah ini yang merupakan penggunaan radioisotop dalam bidang hidrologiadalah ... .A. penentuan senyawa pencemar di perairanB. pengisian bahan-bahan pakaian sintesisC. pengisian kemasan detergenD. detektor kebocoran pipa minyakE. vulkanisasi karet20. Radioisotop dapat digunakan untuk mendeteksi rongga udara pada besi cor. Halini merupakan pemanfaatan radioaktif di bidang ... .A. peternakanD. industriB. kimiaE. hidrologiC. kedokteranII. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini dengan singkat dan jelas!1. Mengapa logam-logam alkali dapat dipotong dengan mudah?2. Mengapa meskipun mempunyai banyak kemiripan sifat dengan logam alkali, logamalkali tanah kurang reaktif jika dibandingkan dengan logam alkali yang seperiodedengannya?3. Bagaimana mendapatkan CaCO3 murni?
100Kimia XII SMA4. Jelaskan proses pembuatan aluminium! Mengapa pada proses pembuatan alu-minium perlu ditambahkan kriolit?5. Jelaskan perbedaan sifat-sifat antara halogen dan halida!6. Berapakah MR udara jika udara dianggap terdiri dari 20% oksigen dan 80%nitrogen?7. Suatu sumber gas alam mengandung 8% He (% volum). Berapa liter gas alamini harus diproses pada keadaan STP untuk memperoleh 5 gram He?8. Mengapa ion-ion logam transisi mempunyai berbagai macam warna?9. Mengapa zat radioisotop dapat digunakan sebagai zat perunut?10. Sebutkan dampak negatif dari penggunaan zat radioaktif yang berlebihan!
Kimia XII SMA101Pilih satu jawaban paling benar di antara pilihan jawaban A, B, C, D, atau E! Untuk soal yang memerlukan hitungan, jawablah dengan uraian jawaban beserta cara mengerjakannya! 1. Molalitas larutan NaCl 10% massa dalam air adalah ... . (Mr NaCl = 58,5)A. 1,5 m D. 2,1 mB. 1,7 m E. 2,3 mC. 1,9 m 2. Suatu larutan gliserin (C3H5(OH)3) dibuat dengan melarutkan 45 gram senyawa tersebut (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16) dalam 100 gram H2O. Molalitas gliserin dalam larutan tersebut adalah ... .A. 0,081 m D. 4,89 mB. 0,310 m E. 8,10 mC. 31,0 m 3. Massa jenis suatu larutan CH3COOH 5,2 M adalah 1,04 g/mL. Jika Mr CH3COOH = 60, maka konsentrasi larutan ini dinyatakan dalam % berat asam asetat adalah ... .A. 18% D. 36%B. 24% E. 40%C. 30% 4. Molalitas suatu larutan 20% berat C2H5OH (Mr = 46) adalah ... .A. 6,4 D. 3,4B. 5,4 E. 0,4C. 4,4 5. Fraksi mol suatu larutan metanol, CH3OH (Ar C = 12, O = 16, dan H = 1) dalam air 0,50. Konsentrasi metanol dalam larutan ini dinyatakan dalam persen berat adalah ... .A. 50% D. 75%B. 60% E. 50%C. 64% 6. Suatu zat organik sebanyak 0,645 gram yang dilarutkan dalam 50 gram CCl4 (Ar C = 12 dan Cl = 35,5) memberikan ΔTb= 0,645 oC. Jika Kb pelarut = 5,03, maka massa molekul relatif zat itu adalah ... .A. 100 D. 70B. 90 E. 50C. 80 7. Asam benzoat (Mr = 122) sebanyak 12,2 gram dilarutkan dalam 122 gram etanol, Latihan Ulangan Umum Semester 1
Kimia XII SMAC2H5OH (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16) menyebabkan kenaikan titik didih 1oC. Besarnya tetapan kenaikan titik didih molal etanol (Kb) adalah ... . A. 2,24 D. 1,22B. 1,83 E. 1,71C. 1,55 8. Untuk menaikkan titih didih 250 mL air menjadi 100,1oC pada tekanan 1 atm (Kb= 0,50), maka jumlah gula (Mr = 342) yang harus dilarutkan adalah ... .A. 654 gram D. 86 gramB. 342 gram E. 17 gramC. 171 gram 9. Jika 10 gram dari masing-masing zat berikut ini dilarutkan dalam 1 kg air, maka zat yang akan memberikan larutan dengan titik didih paling rendah adalah ... . (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16)A. etanol (C2H5OH)B. gliserin (C3H8O3)C. glukosa (C6H12O6)D. metanol (CH3OH)E. semua zat di atas memberikan efek yang sama10. Di antara kelima larutan berikut ini, yang mempunyai titik didih paling rendah adalah ... . A. KCl 0,03 M B. Mg(NO3)2 0,02 M C. NaCl 0,02 MD. Al2(SO4)3 0,01 ME. KAl(SO4) 0,03 M11. Jika diketahui tekanan osmotik larutan 10 gram asam benzoat, C6H5COOH (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16) dalam benzena adalah 2 atm pada suhu tertentu, maka larutan 20 gram senyawa dimernya ((C6H5COOH)2) dalam pelarut yang sama mempunyai tekanan osmotik sebesar ... .A. 0,5 atm D. 4,0 atmB. 1,0 atm E. 8,0 atm C. 2,0 atm12. Di antara kelima macam larutan di bawah ini, yang titik bekunya paling tinggi adalah larutan ... .A. Na2CO3 0,3 MB. CH3COOH 0,5 MC. MgCl2 0,8 MD. Mg(NO3)2 0,2 ME. CuSO4 0,2 M13. Suatu larutan urea dalam air mempunyai penurunan titik beku 0,372 °C. Bila Kb
Kimia XII SMA103molal air = 1,85 °C dan Kd molal air = 0,52 °C, maka kenaikan titik didih larutan urea tersebut adalah....A. 2,60 °C D. 0,104 °CB. 1,04 °C E. 0,026 °CC. 0,892 °C14. Supaya air sebanyak 1 ton tidak membeku pada suhu –5 °C, ke dalamnya harus dilarutkan garam dapur yang jumlahnya tidakboleh kurang dari ... .(tetapan penurunan titik beku molal air = 1,86 dan Mr NaCl = 58,5)A. 13,4 kg D. 78,6 kgB. 26,9 kg E. 152,2 kgC. 58,5 kg15. Kenaikan titik didih molal air = 0,5 °C. Jika 1 mol H2SO4 dilarutkan dalam 1.000 gram air dan dipanaskan, maka larutan tersebut akan mendidih pada suhu ... .A. 100 °CB. 100,5 °CC. 101,0 °CD. 101,5 °CE. 102,0 °C16. Reaksi berikut ini yang bukan merupakan reaksi redoks adalah ... .A. (NH4)2Cr2O7→ N2 + 4 H2O + Cr2O3B. CuCO3 + H2SO4→ CuSO4 + H2O + CO2C. H2S + 2 H2O + 3 Cl2→ SO2 + 6HClD. Mg + CuSO4→ MgSO4 + CuE. 3 CH3CHOHCH3 + 2 CrO3→ 3 CH3COCH3 + 2 Cr(OH)317. Pada reaksi redoks ICl → IO3– + Cl– + I2, perubahan bilangan oksidasi I adalah ....A. dari +1 menjadi +3 dan –1B. dari –1 menjadi +5 dan –1C. dari –1 menjadi +5 dan 0D. dari 0 menjadi +3 dan 0E. dari +1 menjadi +5 dan 0 18. Diketahui: Ni2+ + 2 e–→ Ni E°= –0,25 V Pb2+ + 2 e–→ Pb E°= –0,13 V Potensial standar sel volta yang terdiri dari elektrode Ni dan Pb adalah ... .A. –0,38 V D. +0,25 VB. –0,12 V E. +0,38 VC. +0,12 V19. Diketahui data potensial reduksi standar sebagai berikut.
Kimia XII SMA E° A2+/A = –0,45 V E° B2+/B = –0,13 V E° C2+/C = –0,77 V E° D2+/D = –0,15 V Reaksi yang tidak dapat berlangsung dalam keadaan standar adalah ... .A. B2+ + A → B + A2+B. B2+ + C → B + C2+C. A2+ + D → A + D2+D. B2+ + D → B + D2+E. A2+ + C → A + C2+20. Unsur Mn yang mempunyai bilangan oksidasi sama dengan bilangan oksidasi Cr dalam K2Cr2O7 adalah ... .A. KMnO4B. K2MnO4C. MnSO4D. MnOE. MnO221. Pada reaksi (belum setara): H2SO4 + HI → H2S + I2 + H2O satu mol asam sulfat dapat mengoksidasi hidrogen iodida sebanyak ... .A. 1 mol D. 6 molB. 2 mol E. 8 molC. 4 mol22. Pada reaksi redoks: MnO2 + 2 H2SO4 + 2 NaI → MnSO4 + Na2SO4 + 2 H2O + I2 yang berperan sebagai oksidator adalah ... .A. NaI D. I2B. H2SO4 E. Na2SO4C. MnO223. Pada persamaan reaksi redoks: aMnO4– + 6 H+ + bC2H2O4→a Mn2+ + 8 H2O + 10 CO2a dan b berturut-turut adalah ... .A. 2 dan 3 D. 3 dan 4B. 2 dan 4 E. 3 dan 5C. 2 dan 524. Logam A dapat mendesak logam B dari larutannya. Logam C dapat mendesak logam B dari larutannya. Logam C tidak dapat mendesak logam A dari larutan-
Kimia XII SMA105nya. Urutan potensial reduksi semakin negatif dari ketiga logam tersebut adalah ... .A. A, B, C D. B, C, AB. A, C, B E. C, A, BC. C, B, A25. Pada suatu sel elektrolisis terjadi ... .A. oksidasi pada katodeB. reduksi pada anodeC. reduksi pada katodeD. perpindahan kation ke elektrode positifE. perpindahan anion ke elektrode negatif26. Pada proses elektrolisis larutan NaOH dengan elektrode Pt, reaksi kimia yang terjadi pada katode adalah ... .A. Na+ + e–→ Na B. 4 OH–→ 2 H2O + O2 + 4 e– C. 2 H2O + 2 e–→ H2 + 2 OH–D. 2 H+ + 2 e–→ H2E. 2 H2O → 4 H+ +O2 + 4 e–27. Kalium klorat dibuat dengan elektrolisis KCl dalam larutan basa berdasarkan reaksi: KCl + 3 H2O → KClO3 + 3 H2 Untuk membuat 1 mol KClO3 dibutuhkan muatan listrik sebanyak ... .A. 2 faraday D. 5 faradayB. 3 faraday E. 6 faradayC. 4 faraday28. Sebanyak 1 liter larutan CrCl3 1,0 M dielektrolisis dengan arus 6 A. Waktu yang diperlukan untuk mengendapkan semua logam kromium (Ar = 52 dan 1 F = 96.500 C.mol-1) adalah ... .A. 289.500 detik D. 32.167 detikB. 96.500 detik E. 16.083 detikC. 48.250 detik29. Pada suatu elektrolisis, sejumlah arus tertentu dalam waktu 2 jam membebaskan 0,504 gram gas hidrogen (Ar H = 1). Banyaknya gas oksigen (Ar O = 16) yang dapat dibebaskan oleh arus yang sama dalam waktu yang sama adalah ... .A. 1 gram D. 4 gramB. 2 gram E. 5 gramC. 3 gram30. Sejumlah tertentu muatan listrik dapat mengendapkan 2,7 gram aluminium
Kimia XII SMA(ArAl = 27) dari larutan yang mengandung ion Al3+. Muatan listrik yang sama bila dialirkan ke dalam larutan asam akan menghasilkan gas H2 (0 °C, 1 atm) se-banyak ... .A. 2,24 liter D. 5,60 literB. 3,36 liter E. 6,72 literC. 4,48 liter31. Larutan Cu(NO3)2 dielektrolisis dengan elektrode platina dan diperoleh tembaga 12,7 gram (Ar Cu = 63,5). Volume oksigen yang dihasilkan pada anode (STP) adalah ... .A. 1,12 liter D. 4,48 literB. 2,24 liter E. 5,60 literC. 3,36 liter32. Dalam suatu proses elektrolisis larutan asam sulfat encer terbentuk 2,24 liter gas hidrogen (STP). Jika jumlah muatan listrik yang sama dialirkan ke dalam larutan perak nitrat (Ar Ag = 108), maka banyaknya perak yang mengendap pada katode adalah ... .A. 2,7 gram D. 21,6 gramB. 5,4 gram E. 43,2 gram C. 10,8 gram33. Arus listrik dialirkan melalui larutan CuSO4 sehingga dihasilkan 3,175 gram logam Cu (Ar Cu = 63,5). Bila jumlah arus listrik yang sama digunakan untuk elektrolisis larutan NaCl, maka akan dihasilkan gas Cl2 (Ar Cl = 35,5) pada keadaan STP sebanyak ... . A. 1,12 liter D. 11,2 literB. 2,24 liter E. 22,4 literC. 5,60 liter34. Elektrolisis suatu larutan natrium klorida menghasilkan 11,2 liter (STP) gas Cl2pada anode. Banyaknya muatan listrik yang lewat adalah ... .A. 2,00 F D. 0,50 FB. 1,50 F E. 0,25 FC. 1,00 F35. Arus listrik 965 mA dialirkan melalui suatu larutan asam selama 5 menit. Ban-yaknya gas hidrogen yang terbentuk adalah ... . (1 F = 96.500 C/mol)A. 3,0 × 10–3 molB. 2,5 × 10–3 molC. 2,0 × 10–3 molD. 1,5 × 10–3 molE. 1,0 × 10–3 mol36. Hidroksida berikut yang sifat basanya paling kuat adalah ... .
Kimia XII SMA107A. Sr(OH)2 D. Ca(OH)2B. Ba(OH)2 E. Be(OH)2C. Mg(OH)237. Unsur periode ketiga yang terdapat bebas di alam adalah ... .A. Si dan Cl D. S dan ClB. Cl dan Ar E. Ar dan SC. P dan S38. Pernyataan yang salahmengenai unsur-unsur halogen adalah ... .A. fluorin dan klorin berwujud gasB. asam terlemah adalah HFC. titik didih asam halida tertinggi adalah HFD. kemampuan mengoksidasi menurun sebanding dengan kenaikan nomor atomE. fluorin merupakan reduktor terkuat39. Halogen yang mudah direduksi adalah ... .A. fluorin D. iodinB. klorin E. astatinC. bromin40. Sifat-sifat berikut ini yangbukanmerupakan sifat logam alkali adalah ... .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 41. Oksigen dapat diperoleh dari udara cair melalui proses ... .A. elektrolisisB. penyaringanC. distilasi D. difusiE. kristalisasi42. Unsur-unsur periode ketiga terdiri atas Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, dan Ar. Atas dasar konfigurasi elektronnya, maka dapat dikatakan bahwa ... .A. Si adalah logamB. P, S, dan Cl cenderung membentuk basaC. Na paling sukar bereaksiD. Na, Mg, dan Al dapat berperan sebagai oksidatorE. energi ionisasi pertama Ar paling besar43. Logam yang paling kuat bereaksi dengan air adalah ... .
Kimia XII SMAA. Ba D. CaB. Sr E. RaC. Mg44. Logam aluminium mempunyai sifat-sifat berikut, kecuali ... .A. dapat bereaksi dengan asam kuatB. larut dalam larutan NaOHC. dengan larutan basa kuat menghasilkan H2D. merupakan oksidator kuatE. dengan HNO3 pekat menghasilkan oksida nitrogen45. Logam-logam berikut ini sukar bereaksi dengan asam klorida encer, kecuali ... .A. emas D. tembagaB. besi E. perakC. raksa46. Senyawa yang dikenal sebagai soda kue mempunyai rumus kimia ... .A. NaNO3 D. Na2CO3B. NaCl E. NaHCO3C. NaOH47. Stainless steel merupakan salah satu baja yang tahan karat yang mengandung ... A. Mn dan Fe B. Cr, Ni, dan Fe C. Cr dan NiD. Cr, Mn, dan FeE. Cu dan Zn48. Prinsip pengolahan besi kasar menjadi besi baja adalah mengurangi kadar ... .A. karbon D. nikelB. timah E. zinkC. kromium49. Isotop memancarkan lima buah partikel α dan dua buah partikel Β. Isotop yang terbentuk dalam proses ini adalah ... .A. D. B. E. C. 50. Pada reaksi transmutasi (x, n) , x adalah ... .A. neutron D. positronB. elektron E. sinar αC. proton