NI GAN GUE MAU NGEPOS MATERI KELAS 10 SMK TEKNIK BUAT PELAJARAN KIMIA
SEBENERNYA SIH INI TUGAS KIMIA GUE YANG DULU TAPI INI BUAT TAMBAHAN ILMU BAGI ANDA-ANDA GAN YANG MAU NYARI MATERI KIMIA
MOHON DIBACA DENGAN BAIK YA GAN
HEHEHE MAKASIH J
SEBENERNYA SIH INI TUGAS KIMIA GUE YANG DULU TAPI INI BUAT TAMBAHAN ILMU BAGI ANDA-ANDA GAN YANG MAU NYARI MATERI KIMIA
MOHON DIBACA DENGAN BAIK YA GAN
HEHEHE MAKASIH J
TUGAS
KIMIA
KUMPULAN
MATERI KIMIA SEMESTER 2
NAMA :
Rinda Bagus Saputra
KELAS : X TITL 3
No. Absen : 12
KELAS : X TITL 3
No. Absen : 12
Stoikiometri
Dalam ilmu kimia, stoikiometri
(kadang disebut stoikiometri reaksi untuk membedakannya dari stoikiometri komposisi) adalah
ilmu yang mempelajari dan menghitung hubungan kuantitatif dari reaktan dan
produk dalam reaksi kimia (persamaan kimia). Kata ini
berasal dari bahasa Yunani stoikheion
(elemen) dan metriā (ukuran).
Stoikiometri
didasarkan pada hukum-hukum dasar kimia, yaitu hukum
kekekalan massa, hukum perbandingan tetap, dan hukum perbandingan berganda.
Contoh:
Stoikiometri
gas adalah suatu bentuk khusus, dimana reaktan dan produknya seluruhnya berupa
gas. Dalam kasus ini, koefisien zat (yang menyatakan perbandingan mol dalam stoikiometri reaksi) juga
sekaligus menyatakan perbandingan volume antara zat-zat yang terlibat. a. Tahap
awal stoikiometri
Di awal
kimia, aspek kuantitatif perubahan kimia, yakni stoikiometri reaksi kimia,
tidak mendapat banyak perhatian. Bahkan saat perhatian telah diberikan, teknik
dan alat percobaan tidak menghasilkan hasil yang benar.
Salah satu
contoh melibatkan teori flogiston. Flogistonis mencoba menjelaskan fenomena
pembakaran dengan istilah “zat dapat terbakar”. Menurut para flogitonis,
pembakaran adalah pelepasan zat dapat etrbakar (dari zat yang terbakar). Zat
ini yang kemudian disebut ”flogiston”. Berdasarkan teori ini, mereka
mendefinisikan pembakaran sebagai pelepasan flogiston dari zat terbakar.
Perubahan massa kayu bila terbakar cocok dengan baik dengan teori ini. Namun,
perubahan massa logam ketika dikalsinasi tidak cocok dengan teori ini. Walaupun
demikian flogistonis menerima bahwa kedua proses tersebut pada dasarnya
identik. Peningkatan massa logam terkalsinasi adalah merupakan fakta.
Flogistonis berusaha menjelaskan anomali ini dengan menyatakan bahwa flogiston
bermassa negatif.
Filsuf dari
Flanders Jan Baptista van Helmont (1579-1644) melakukan percobaan “willow” yang
terkenal. Ia menumbuhkan bibit willow setelah mengukur massa pot bunga dan
tanahnya. Karena tidak ada perubahan massa pot bunga dan tanah saat benihnya
tumbuh, ia menganggap bahwa massa yang didapatkan hanya karena air yang masuk
ke bijih. Ia menyimpulkan bahwa “akar semua materi adalah air”. Berdasarkan
pandangan saat ini, hipotesis dan percobaannya jauh dari sempurna, tetapi
teorinya adalah contoh yang baik dari sikap aspek kimia kuantitatif yang sedang
tumbuh. Helmont mengenali pentingnya stoikiometri, dan jelas mendahului
zamannya.
Di akhir
abad 18, kimiawan Jerman Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) menemukan konsep
ekuivalen (dalam istilah kimia modern ekuivalen kimia) dengan pengamatan teliti
reaksi asam/basa, yakni hubungan kuantitatif antara asam dan basa dalam reaksi
netralisasi. Ekuivalen Richter, atau yang sekarang disebut ekuivalen kimia,
mengindikasikan sejumlah tertentu materi dalam reaksi. Satu ekuivalen dalam
netralisasi berkaitan dengan hubungan antara sejumlah asam dan sejumlah basa
untuk mentralkannya. Pengetahuan yang tepat tentang ekuivalen sangat penting
untuk menghasilkan sabun dan serbuk mesiu yang baik. Jadi, pengetahuan seperti
ini sangat penting secara praktis.
Pada saat
yang sama Lavoisier menetapkan hukum kekekalan massa, dan memberikan dasar
konsep ekuivalen dengan percobaannya yang akurat dan kreatif. Jadi, stoikiometri
yang menangani aspek kuantitatif reaksi kimia menjadi metodologi dasar kimia.
Semua hukum fundamental kimia, dari hukum kekekalan massa, hukum perbandingan
tetap sampai hukum reaksi gas semua didasarkan stoikiometri. Hukum-hukum
fundamental ini merupakan dasar teori atom, dan secara konsisten dijelaskan
dengan teori atom. Namun, menarik untuk dicatat bahwa, konsep ekuivalen
digunakan sebelum teori atom dikenalkan.
b. Massa
atom relatif dan massa atom
Dalton
mengenali bahwa penting untuk menentukan massa setiap atom karena massanya
bervariasi untuk setiap jenis atom. Atom sangat kecil sehingga tidak mungkin
menentukan massa satu atom. Maka ia memfokuskan pada nilai relatif massa dan
membuat tabel massa atom (gambar 1.3) untuk pertamakalinya dalam sejarah
manusia. Dalam tabelnya, massa unsur teringan, hidrogen ditetapkannya satu
sebagai standar (H = 1). Massa atom adalah nilai relatif, artinya suatu rasio
tanpa dimensi. Walaupun beberapa massa atomnya berbeda dengan nilai modern,
sebagian besar nilai-nilai yang diusulkannya dalam rentang kecocokan dengan
nilai saat ini. Hal ini menunjukkan bahwa ide dan percobaannya benar.
Kemudian
kimiawan Swedia Jons Jakob Baron Berzelius (1779-1848) menentukan massa atom
dengan oksigen sebagai standar (O = 100). Karena Berzelius mendapatkan nilai
ini berdasarkan analisis oksida, ia mempunyai alasan yang jelas untuk memilih
oksigen sebagai standar. Namun, standar hidrogen jelas lebih unggul dalam hal
kesederhanaannya. Kini, setelah banyak diskusi dan modifikasi, standar karbon
digunakan. Dalam metoda ini, massa karbon 12C dengan 6 proton dan 6 neutron
didefinisikan sebagai 12,0000. Massa atom dari suatu atom adalah massa relatif
pada standar ini. Walaupun karbon telah dinyatakan sebagai standar, sebenarnya
cara ini dapat dianggap sebagai standar hidrogen yang dimodifikasi.
Soal Latihan
1.1 Perubahan massa atom disebabkan perubahan standar. Hitung massa atom
hidrogen dan karbon menurut standar Berzelius (O = 100). Jawablah dengan
menggunakan satu tempat desimal.
Jawab.
Massa atom
hidrogen = 1 x (100/16) = 6,25 (6,3), massa atom karbon = 12 x (100/16)=75,0
Massa atom
hampir semua unsur sangat dekat dengan bilangan bulat, yakni kelipatan bulat
massa atom hidrogen. Hal ini merupakan kosekuensi alami fakta bahwa massa atom
hidrogen sama dengan massa proton, yang selanjutnya hampir sama dengan massa
neutron, dan massa elektron sangat kecil hingga dapat diabaikan. Namun,
sebagian besar unsur yang ada secara alami adalah campuran beberapa isotop, dan
massa atom bergantung pada distribusi isotop. Misalnya, massa atom hidrogen dan
oksigen adalah 1,00704 dan 15,9994. Massa atom oksigen sangat dekat dengan
nilai 16 agak sedikit lebih kecil.
Contoh Soal
1.2 Perhitungan massa atom. Hitung massa atom magnesium dengan menggunakan
distribsui isotop berikut: 24Mg: 78,70%; 25Mg: 10,13%, 26Mg: 11,17%.
Jawab:
0,7870 x 24
+ 0,1013 x 25 +0,1117 x 26 = 18,89+2,533+2,904 = 24,327(amu; lihat bab 1.3(e))
Massa atom
Mg = 18,89 + 2,533 + 2,904 =24.327 (amu).
Perbedaan
kecil dari massa atom yang ditemukan di tabel periodik (24.305) hasil dari
perbedaan cara dalam membulatkan angkanya.
Massa
molekul dan massa rumus
Setiap
senyawa didefinisikan oelh rumus kimia yang mengindikasikan jenis dan jumlah
atom yang menyususn senyawa tersebut. Massa rumus (atau massa rumus kimia)
didefinisikan sebagai jumlah massa atom berdasarkan jenis dan jumlah atom yang
terdefinisi dalam rumus kimianya. Rumus kimia molekul disebut rumus molekul,
dan massa rumus kimianya disebut dengan massa molekul.5 Misalkan, rumus molekul
karbon dioksida adalah CO2, dan massa molekularnya adalah 12 +(2x 6) = 44.
Seperti pada massa atom, baik massa rumus dan massa molekul tidak harus
bilangan bulat. Misalnya, massa molekul hidrogen khlorida HCl adalah 36,5.
Bahkan bila jenis dan jumlah atom yang menyusun molekul identik, dua molekul
mungkin memiliki massa molekular yang berbeda bila ada isostop berbeda yang
terlibat.
Tidak
mungkin mendefinisikan molekul untuk senyawa seperti natrium khlorida. Massa
rumus untuk NaCl digunakan sebagai ganti massa molekular.
Contoh Soal
1.3 Massa molekular mokelul yang mengandung isotop.
Hitung massa
molekular air H2O dan air berat D2O (2H2O) dalam bilangan bulat.
Jawab
Massa
molekular H2O = 1 x 2 + 16 = 18, massa molekular D2O = (2 x 2) + 16 = 20
Perbedaan massa
molekular H2O dan D2O sangat substansial, dan perbedaan ini sifat fisika dan
kimia anatara kedua jenis senyawa ini tidak dapat diabaikan. H2O lebih mudah
dielektrolisis daripada D2O. Jadi, sisa air setelah elektrolisis cenderung
mengandung lebih banyak D2O daripada dalam air alami.
d. Kuantitas
materi dan mol
Metoda
kuantitatif yang paling cocok untuk mengungkapkan jumlah materi adalah jumlah
partikel seperti atom, molekul yang menyusun materi yang sedang dibahas. Namun,
untuk menghitung partikel atom atau molekul yang sangat kecil dan tidak dapat
dilihat sangat sukar. Alih-alih menghitung jumlah partikel secara langsung
jumlah partikel, kita dapat menggunakan massa sejumlah tertentu partikel.
Kemudian, bagaimana sejumlah tertentu bilangan dipilih? Untuk
menyingkat
cerita, jumlah partikel dalam 22,4 L gas pada STP (0℃, 1atm)
dipilih sebagai jumlah standar. Bilangan ini disebut dengan bilangan Avogadro.
Nama bilangan Loschmidt juga diusulkan untuk menghormati kimiawan Austria
Joseph Loschmidt (1821-1895) yang pertama kali dengan percobaan (1865).
Sejak 1962,
menurut SI (Systeme Internationale) diputuskan bahwam dalam dunia kimia, mol
digunakan sebagai satuan jumlah materi. Bilangan Avogadro didefinisikan jumlah
atom karbon dalam 12 g 126C dan dinamakan ulang konstanta Avogadro.
Ada beberapa
definisi “mol”:
(i) Jumlah
materi yang mengandung sejumlah partikel yang terkandung dalam 12 g 12C. (ii)
satu mol materi yang mengandung sejumlah konstanta Avogadro partikel.
(iii)
Sejumlah materi yang mengandung 6,02 x 1023 partikel dalam satu mol.
e. Satuan
massa atom (sma)
Karena
standar massa atom dalam sistem Dalton adalah massa hidrogen, standar massa
dalam SI tepat 1/12 massa 12C. Nilai ini disebut dengan satuan massa atom (sma)
dan sama dengan 1,6605402 x 10–27 kg dan D (Dalton) digunakan sebagai
simbolnya. Massa atom didefinisikan sebagai rasio rata-rata sma unsur dengan
distribusi isotop alaminya dengan 1/12 sma 12C.
REAKSI KIMIA
Reaksi kimia adalah suatu proses
alam yang selalu menghasilkan antarubahan senyawa
kimia.[1]
Senyawa ataupun senyawa-senyawa awal yang terlibat dalam reaksi disebut sebagai
reaktan.
Reaksi kimia biasanya dikarakterisasikan dengan perubahan kimiawi, dan
akan menghasilkan satu atau lebih produk yang biasanya memiliki ciri-ciri yang berbeda dari
reaktan. Secara klasik, reaksi kimia melibatkan perubahan yang melibatkan
pergerakan elektron
dalam pembentukan dan pemutusan ikatan
kimia, walaupun pada dasarnya konsep umum reaksi kimia juga dapat
diterapkan pada transformasi partikel-partikel
elementer seperti pada reaksi nuklir.Reaksi-reaksi kimia yang berbeda digunakan bersama dalam sintesis kimia untuk menghasilkan produk senyawa yang diinginkan. Dalam biokimia, sederet reaksi kimia yang dikatalisis oleh enzim membentuk lintasan metabolisme, di mana sintesis dan dekomposisi yang biasanya tidak mungkin terjadi di dalam sel dilakukan.
Sejarah
Antoine
Lavoisier mengembangkan teori pembakaran
sebagai reaksi kimia dengan oksigen
Reaksi kimia seperti pembakaran,
fermentasi, dan reduksi dari bijih menjadi
logam sudah diketahui sejak dahulu kala. Teori-teori awal transformasi dari
material-material ini dikembangkan oleh filsuf Yunani Kuno, seperti Teori
empat elemen dari Empedocles yang menyatakan bahwa substansi apapun itu
tersusun dari 4 elemen dasar: api, air, udara, dan bumi. Di abad pertengahan,
transformasi kimia dipelajari oleh para alkemis. Mereka mencoba, misalnya,
mengubah timbal
menjadi emas, dengan
mereaksikan timbal dengan campuran tembaga-timbal dengan sulfur. Produksi dari senyawa-senyawa kimia yang tidak terdapat secara alami di bumi telah lama dicoba oleh para ilmuwan, seperti sintesis dari asam sulfur dan asam nitrat oleh alkemis Jābir ibn Hayyān. Proses ini dilakukan dengan cara memanaskan mineral-mineral sulfat dan nitrat, seperti tembaga sulfat, alum dan kalium nitrat. Pada abad ke-17, Johann Rudolph Glauber memproduksi asam klorida dan natrium sulfat dengan mereaksikan asam sulfat dengan natrium klorida. Dengan adanya pengembangan lead chamber process pada tahun 1746 dan proses Leblanc, sehingga memungkinkan adanya produksi asam sulfat dan natrium karbonat dalam jumlah besar, maka reaksi kimia dapat diaplikasikan dalam industri. Teknologi asam sulfat yang semakin maju akhirnya menghasilkan proses kontak di tahun 1880-an, dan proses Haber dikembangkan pada tahun 1909–1910 untuk sintesis amonia.
Dari abad ke-16, sejumlah peneliti seperti Jan Baptist van Helmont, Robert Boyle dan Isaac Newton mencoba untuk menemukan teori-teori dari transformasi-transformasi kimia yang sudah dieksperimenkan. Teori plogiston dicetuskan pada tahun 1667 oleh Johann Joachim Becher. Teori itu mempostulatkan adanya elemen seperti api yang disebut "plogiston", yang terdapat dalam benda-benda yang dapat terbakar dan dilepaskan selama pembakaran. Teori ini dibuktikan salah pada tahun 1785 oleh Antoine Lavoisier, yang akhirnya memberikan penjelasan yang benar tentang pembakaran.
Pada tahun 1808, Joseph Louis Gay-Lussac akhirnya mengetahui bahwa karakteristik gas selalu sama. Berdasarkan hal ini dan teori atom dari John Dalton, Joseph Proust akhrinya mengembangkan hukum perbandingan tetap yang nantinya menjadi konsep awal dari stoikiometri dan persamaan reaksi.
Pada bagian kimia organik, telah lama dipercaya bahwa senyawa yang terdapat pada organisme yang hidup itu terlalu kompleks untuk bisa didapatkan melalui sintesis kimia. Menurut konsep vitalisme, senyawa organik dilengkapi dengan "kemampuan vital" sehingga "berbeda" dari material-material inorganik. Tapi pada akhirnya, konsep ini pun berhasil dipatahkan setelah Friedrich Wöhler berhasil mensintesis urea pada tahun 1828. Kimiawan lainnya yang memiliki kontribusi terhadap ilmu kimia organik di antaranya Alexander William Williamson dengan sintesis eter yang dilakukannya dan Christopher Kelk Ingold yang menemukan mekanisme dari reaksi substitusi.
Persamaan
Persamaan reaksi digunakan untuk menggambarkan reaksi kimia. Persamaan reaksi terdiri dari rumus kimia atau rumus struktur dari reaktan di sebelah kiri dan produk di sebelah kanan. Antara produk dan reaktan dipisahkan dengan tanda panah (→) yang menunjukkan arah dan tipe reaksi. Ujung dari tanda panah tersebut menunjukkan reaksinya bergerak ke arah mana. Tanda panah ganda (), yang mempunyai dua ujung tanda panah yang berbeda arah, digunakan pada reaksi kesetimbangan. Persamaan kimia haruslah seimbang, sesuai dengan stoikiometri, jumlah atom tiap unsur di sebelah kiri harus sama dengan jumlah atom tiap unsur di sebelah kanan. Penyeimbangan ini dilakukan dengan menambahkan angka di depan tiap molekul senyawa (dilambangkan dengan A, B, C dan D di diagram skema di bawah) dengan angka kecil (a, b, c dan d) di depannya.Analisis retrosintetik dapat dipakai untuk mendesain reaksi sintesis kompleks. Analisis dimulai dari produk, contohnya dengan memecah ikatan kimia yang dipilih menjadi reagen baru. Tanda panah khusus (⇒) digunakan dalam reaksi retro.
Reaksi elementer
Reaksi elementer adalah reaksi pemecahan paling sederhana dan hasil dari reaksi ini tidak memiliki produk sampingan. Kebanyakan reaksi yang berhasil ditemukan saat ini adalah pengembangan dari reaksi elementer yang munculnya secara secara paralel atau berurutan. Sebuah reaksi elementer biasanya hanya terdiri dari beberapa molekul, biasanya hanya satu atau dua, karena kemungkinannya kecil untuk banyak molekul bergabung bersama.Reaksi paling penting dalam reaksi elementer adalah reaksi unimolekuler dan bimolekuler. Reaksi unimolekuler hanya terdiri dari satu molekul yang terbentuk dari transformasi atau diasosiasi satu atau beberapa molekul lain. Beberapa reaksi ini membutuhkan energi dari cahaya atau panas. Sebuah contoh dari reaksi unimolekuler adalah isomerisasi cis–trans, di mana sebuah senyawa bentuk cis akan berubah menjadi bentuk trans.
Dalam reaksi disosiasi, ikatan di dalam sebuah molekul akan terpecah menjadi 2 fragmen molekul. Pemecahan ini dapat berupa homolitik ataupun heterolitik. Dalam pemecahan homolitik, ikatan akan terpecah sehingga setiap produknya tetap mempunyai satu elektron sehingga menjadi radikal netral. Dalam pemecahan heterolitik, kedua elektron dari ikatan kimia akan tersisa pada salah satu produknya, sehingga akan menghasilkan ion yang bermuatan. Reaksi disosiasi memegang peranan penting dalam reaksi berantai, seperti contohnya hidrogen-oksigen atau reaksi polimerisasi.
Disoasi dari
molekul AB menjadi fragmen A dan B
Pada reaksi bimolekular, 2 molekul akan bertabreakan dan
saling bereaksi. Hasil reaksinya dinamakan sintesis
kimia atau reaksi adisi.Termodinamika
Reaksi kimia dapat ditentukan oleh hukum-hukum termodinamika. Reaksi dapat terjadi dengan sendirinya apabila senyawa tersebut eksergonik atau melepaskan energi. Energi bebas yang dihasilkan reaksi ini terdiri dari 2 besaran termodinamika yaitu entalpi dan entropi]]:
G: energi bebas,
H: entalpi, T: suhu, S: entropi, Δ: perbedaan
Reaksi eksotermik
terjadi apabila ΔH bernilai negatif dan energi dilepaskan. Contoh reaksi
eksotermik adalah presipitasi dan kristalisasi,
dimana sebuah padatan terbentuk dari gas atau cairan. Kebalikannya, dalam
reaksi endotermik,
panas diambil dari lingkungan. Hal ini dapat dilakukan dengan meningkatkan
entropi sistem. Karena kenaikan entropi berbanding lurus dengan suhunya, maka
kebanyakan reaksi endotermik dilakukan pada suhu tinggi. Kebalikannya,
kebanyakan reaksi eksotermik dilakukan pada suhu yang rendah. Perubahan
temperatur kadang-kadang dapat mengubah arah reaksi, seperti contohnya pada reaksi Boudouard:Reaksi juga dapat diketahui dengan energi dalam yang menyebabkan perubahan pada entropi, volume, dan potensial kimia.
U: energi dalam,
S: entropi, p: tekanan, μ: potensial kimia, n: jumlah molekul, d: tanda yang artinya perubahan kecil
Pengelompokan reaksi kimia
Beragamnya reaksi-reaksi kimia dan pendekatan-pendekatan yang dilakukan dalam mempelajarinya mengakibatkan banyaknya cara untuk mengklasifikasikan reaksi-reaksi tersebut, yang sering kali tumpang tindih. Di bawah ini adalah contoh-contoh klasifikasi reaksi kimia yang biasanya digunakan.Empat reaksi dasar
Sintesis
Dalam reaksi kombinasi langsung atau sintesis, dua atau lebih senyawa sederhana bergabung membentuk senyawa baru yang lebih kompleks. Dua reaktan atau lebih yang bereaksi menghasilkan satu produk juga merupakan salah satu cara untuk mengetahui kalau itu reaksi sintesis. Contoh dari reaksi ini adalah gas hidrogen bergabung dengan gas oksigen yang hasilnya adalah air.Contoh lainnya adalah gas nitrogen bergabung dengan gas hidrogen akan membentuk amoniak, dengan persamaan reaksi:
Dekomposisisi
Reaksi dekomposisi atau analisis adalah kebalikan dari reaksi sintesis. Sebuah senyawa yang lebih kompleks akan dipecah menjadi senyawa yang lebih sederhana. Contohnya adalah molekul air yang dipecah menjadi gas oksigen dan gas hidrogen, dengan persamaan reaksi:Penggantian tunggal
Dalam reaksi penggantian tunggal atau substitusi, sebuah elemen tunggal menggantikan elemen tunggal lainnya di suatu senyawa. Contohnya adalah logam natrium yang bereaksi dengan asam klorida akan menghasilkan natrium klorida atau garam dapur, dengan persamaaan reaksi:Penggantian ganda
Dalam reaksi penggantian ganda, dua senyawa saling berganti ion atau ikatan untuk membentuk senyawa baru yang berbeda. Hal ini terjadi ketika kation dan anion dari 2 senyawa yang berbeda saling berpindah tempat, dan membentuk 2 senyawa baru. Rumus umum dari reaksi ini adalah:
AB + CD → AD +
CB
Contoh dari reaksi penggantian ganda adalah timbal(II) nitrat
bereaksi dengan kalium iodida untuk membentuk timbal(II) iodida dan kalium
nitrat, dengan persamaan reaksi:
Pb(NO3)2
+ 2 KI → PbI2 + 2 KNO3
Contoh lainnya adalah natrium klorida (garam dapur) bereaksi
dengan perak nitrat membentuk natrium nitrat dan perak klorida, dengan
persamaan reaksi:Oksidasi dan reduksi
Ilustrasi dari reaksi redoks (reduksi
oksidasi)
Dua bagian reaksi redoks
Reaksi redoks dapat dipahami sebagai transfer elektron dari salah
satu senyawa (disebut reduktor) ke senyawa lainnya (disebut oksidator).
Dalam proses ini, senyawa yang satu akan teroksidasi dan senyawa lainnya akan
tereduksi, oleh karena itu disebut redoks. Oksidasi sendiri dimengerti
sebagai kenaikan bilangan oksidasi, dan reduksi adalah penurunan bilangan
oksidasi. Dalam prakteknya, transfer dari elektron ini akan selalu mengubah
bilangan oksidasinya, tapi banyak reaksi yang diklasifikasikan sebagai reaksi
redoks walaupun sebenarnya tidak ada elektron yang berpindah (seperti yang
melibatkan ikatan kovalen). Contoh reaksi redoks adalah:
2 S2O32−(aq)
+ I2(aq) → S4O62−(aq) + 2 I−(aq)
Untuk mengetahui reaktan mana yang akan menjadi agen pereduksi
dan mana yang akan menjadi agen teroksidasi dapat diketahui dari keelektronegatifan elemen tersebut. Elemen yang
mempunyai nilai keelektronegatifan yang rendah, seperti kebanyakan unsur logam, maka akan
dengan mudah memberikan elektron mereka dan teroksidasi - elemen ini menjadi
reduktor. Kebalikannya, banyak ion mempunyai bilangan oksidasi tinggi, seperti H2O2, MnO4-,
CrO3, Cr2O72-, OsO4) dapat
memperoleh satu atau lebih tambahan elektron, sehingga disebut oksidator.Jumlah elektron yang diberikan atau diterima pada reaksi redoks dapat diketahui dari konfigurasi elektronn elemen reaktannya. Setiap elemen akan berusaha untuk menjadikan konfigurasi elektronnya sama seperti konfigurasi elemen gas mulia. Logam alkali dan halogen akan memberikan dan menerima satu elektron. Elemen gas alam sendiri sebenarnya tidak aktif secara kimiawi.
Salah satu bagian penting dalam reaksi redoks adalah reaksi elektrokimia, dimana elektron dari sumber listrik digunakan sebagai reduktor. Reaksi ini penting untuk pembuatan elemen-elemen kimia, seperti klorin atau aluminium. Proses kebalikan dimana reaksi redoks digunakan untuk menghasilkan listrik juga ada dan prinsip ini digunakan pada baterai.
Reaksi asam-basa
Reaksi asam-basa adalah reaksi yang mendonorkan proton dari sebuah molekul asam ke molekul basa. Disini, asam berperan sebagai donor proton dan basa berperan sebagai akseptor proton.
Reaksi asam
basa, HA: asam, B: Basa, A–: basa konjugasi, HB+: asam
konjugasi
Hasil dari transfer proton ini adalah asam konjugasi dan basa konjugasi. Reaksi
kesetimbangan (bolak-balik) juga ada, dan karena itu asam/basa dan asam/basa
konjugasinya selalu dalam kesetimbangan. Reaksi kesetimbangan ini ditandai
dengan adanya konstanta diasosiasi
asam dan basa (Ka dan Kb) dari setiap
substansinya. Sebuah reaksi yang khusus dari reaksi asam-basa adalah netralisasi dimana
asam dan basa dalam jumlah yang sama akan membentuk garam
yang sifatnya netral.Reaksi asam basa memiliki berbagai definisi tergantung pada konsep asam basa yang digunakan. Beberapa definisi yang paling umum adalah:
·
- Definisi Arrhenius: asam berdisosiasi dalam air melepaskan ion H3O+; basa berdisosiasi dalam air melepaskan ion OH-.
- Definisi Brønsted-Lowry: Asam adalah pendonor proton (H+) donors; basa adalah penerima (akseptor) proton. Melingkupi definisi Arrhenius
- Definisi Lewis: Asam adalah akseptor pasangan elektron; basa adalah pendonor pasangan elektron. Definisi ini melingkupi definisi Brønsted-Lowry.
Presipitasi
Presipitasi
Presipitasi adalah
proses reaksi terbentuknya padatan (endapan) di dalam sebuah larutan sebagai
hasil dari reaksi kimia. Presipitasi ini biasanya terbentuk ketika konsentrasi
ion yang larut telah mencapai batas kelarutan dan
hasilnya adalah membentuk garam.
Reaksi ini dapat dipercepat dengan menambahkan agen presipitasi atau mengurangi
pelarutnya. Reaksi presipitasi yang cepat akan menghasilkan residu
mikrokristalin dan proses yang lambat akan menghasilkan kristal tunggal.
Kristal tunggal juga dapat diperoleh dari rekristalisasi dari
garam mikrokristalin. Reaksi pada zat padat
Reaksi dapat terjadi di antara dua benda padat. Meski begitu, karena tingkat difusi pada zat padat sangat rendah, maka reaksi kimia yang berlangsung terjadi sangat lambat. Reaksi dapat dipercepat dengan cara meningkatkan suhu sehingga akan memecah reaktan, sehingga luas permukaan kontak menjadi lebih besar.Reaksi fotokimia
Dalam reaksi
Paterno–Büchi, sebuah gugus karbonil
yang tereksitasi akan diamahkan ke olefin
yang tidak tereksitasi, dan menghasilkan oksetan.
Dalam reaksi fotokimia, atom
dan molekul akan menyerap energi (foton) dari cahaya dan mengubahnya ke eksitasi. Atom dan molekul ini
lalu dapat melepaskan energi dengan memecahkan ikatan kimia, maka menghasilkan
radikal. Reaksi ang termasuk ke dalam reaksi fotokimia di antaranya reaksi
hidrogen-oksigen, polimerisasi radikal,
reaksi berantai dan reaksi penataan ulang. Banyak proses-proses penting menggunakan fotokimia. Contoh yang paling umum adalah fotosintesis, dimana tanaman menggunakan energi matahari untuk mengubah karbon dioksida dan air menjadi glukosa dan oksigen sebagai hasil samping. Manusia mengandalkan fotokimia dalam pembentukan vitamin D, dan persepsi visual dihasilkan dari reaksi fotokimia di rhodopsin. Pada kunang-kunang, sebuah enzim pada abdomen mengkatalisasi reaksi yang menghasilkan bioluminesensi. Banyak reaksi fotokimia, seperti pembentukan ozon, terjadi di atmosfer bumi yang merupakan bagian dari kimia atmosfer.
Katalisis
Diagram skema energi yang menunjukkan efek
dari pemberian katalis pada sebuah reaksi kimia endotermik. Adanya katalis akan
mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi. Hasil akhirnya akan
sama dengan reaksi tanpa katalis.
Pada katalisis, reaksinya tidak berlangsung secara spontan, tapi
melalui substansi ketiga yang disebut dengan katalis. Tidak
seperti reagen lainnya yang ikut dalam reaksi kimia, katalis tidak ikut serta
dalam reaksi itu sendiri, tapi dapat menghambat, mematikan, atau menghancurkan
melalui proses sekunder. Katalis dapat digunakan pada fase yang berbeda (katalis heterogen)
maupun pada fase yang sama (katalis homogen) sebagai
reaktan. Fungsi katalis hanyalah mempercepat reaksi - zat kimia yang
memperlambat reaksi disebut dengan inhibitor. Substansi yang meningkatkan
aktivitas katalis disebut promoter, dan substansi yang mematikan katalis
disebut racun katalis. Sebuah reaksi kimia yang semestinya tidak bisa
berlangsung karena energi aktivasinya terlalu tinggi, bisa menjadi berlangsung
karena kehadiran katalis ini.Katalis heterogen biasanya padat dan berbentuk bubuk agar dapat memaksimalkan luas permukaan yang bereaksi. Zat-zat yang penting pada katalisis heterogen di antaranya logam-logam grup platinum dan logam transisi lainnya. Zat-zat ini biasanya digunakan pada hidrogenasi, pembentukan katalitik dan sintesis dari senyawa-senyawa kimia seperti asam nitrat dan amonia. Asam adalah contoh dari katalis homogen, mereka meningkatkan nukleofilitas dari karbonil. Kelebihan dari katalis homogen adalah mudah untuk dicampurkan dengan reaktannya, tapi kekurangannya adalah susah dipisahkan dari produk akhirnya. Oleh karena itu, katalis heterogen lebih dipilih di banyak proses industri.
Reaksi dalam kimia organik
Dalam kimia organik, banyak reaksi yang dapat terjadi yang melibatkan ikatan kovalen di antara atom karbon dan heteroatom lainnya seperti oksigen, nitrogen, atau atom-atom halogen lainnya. Beberapa reaksi yang lebih spesifik akan dijelaskan di bawah ini.Substitusi
Dalam reaksi substitusi, sebuah gugus fungsi di dalam suatu senyawa kimia digantikan oleh gugus fungsi lainnya. Reaksi ini dapat dibedakan lagi menjadi beberapa subtipe yaitu nukleofilik, substitusi elektrofilik, atau substitusi radikal.
SN1 mechanism
SN2 mechanism
Pada tipe yang pertama, nukleofil,
atom atau molekul yang memiliki kelebihan elektron sehingga bermuatan negatif,
akan menggantikan atom lainnya atau bagian lainnya dari molekul
"substrat". Pasangan elektron nukleofil akan bersatu dengan substrat
membentuk ikatan baru, sedangkan gugus lepas akan lepas
bersamaan dengan sebuah pasangan elektron. Nukleofil sendiri dapat bermuatan
netral atau positif, sedangkan substrat biasanya bermuatan positif atau netral.
Contoh nukleofil adalah ion hidroksida, alkoksida, amina, dan halida. Reaksi
semacam ini biasanya ditemukan pada hidrokarbon alifatik
dan jarang ditemukan pada hidrokarbon aromatik. Hidrokarbon aromatik
memiliki rapatan elektron yang tingi dan hanya bisa melangsungkan substitusi
aromatik nukleofilik hanya dengan gugus penarik elektron yang sangat kuat.
Substitusi nukleofilik dapat berlangsung melalui 2 mekanisme, Reaksi SN1
dan SN2. Menurut
namanya, S singkatan dari substitusi, N singkatan dai nukleofilik, dan, dan
angka menunjukkan ordo kinetik reaksi,
unimolekuler atau bimolekuler.[31]
Reaksi SN2 menyebabkan
inversi stereo (inversi Walden)
Reaksi SN1 berlangsung dalam 2 tahap. Tahap
pertama, gugus lepas akan lepas dan
membentuk karbokation. Tahap ini akan
diikuti reaksi yang sangat cepat dengan nukleofil. Dalam mekanisme SN2, nukleofil akan membentuk tahap transisi dengan molekul yang lepas saja yang terlekang. Kedua mekanisme ini berbeda pada hasil stereokimianya. Reaksi SN1 menghasilkan adisi non-stereospesifik dan tidak menghasilkan pusat chiral, melainkan dalam bentuk isomer geometri (cis/trans). Kebalikannya, inversi Warden-lah yang diamati pada mekanisme SN2.
Substitusi elektrofilik merupakan kebalikan dari substitusi nukleofilik di mana atom atau molekul yang melepas, atau elektrofilnya, mempunyai kerapatan elektron yang rendah sehingga bermuatan positif. Biasanya elektrofil ini adalah atom karbon dari gugus karbonil, karbokation atau sulfur atau kation nitronium. Reaksi ini berlangsung pada hidrokarbon aromatik saja, sehingga disebut substitusi aromatik elektrofilik. Serangan elektrofil akan menciptakan kompleks yang disebut sebagai σ-compleks, sebuah fase transisi di mana sistem aromatiknya hilang. Lalu, gugus lepas (biasanya proton), akan terpisah dan sifat kearomatikannya kembali. Alternatif lain untuk substitusi aromatik adalah substitusi alifatik elektrofilik. Substitusi ini mirip dengan substitusi aromatik elektrofilik dan juga mempunyai 2 tipe utama yaitu SE1 dan SE2
Mekanisme dari substitusi aromatik
elektrofilik
Adisi dan eliminasi
Adisi dan pasangannya eliminasi merupakan reaksi yang mengubah jumlah substituen dalam atom karbon, dan membentuk ikatan kovalen. Ikatan ganda dan tiga dapat dihasilkan dengan mengeliminasi gugus lepas yang cocok. Seperti substitusi nukleofilik, ada beberapa mekanisme reaksi yang mungkin terjadi. Dalam mekanisme E1, gugus lepas terlebih dahulu melepas dan membentuk karbokation. Selanjutnya, pembentukan ikatan ganda terjadi melalui eliminasi proton (deprotonasi). Dalam mekanisme E1cb, urutan pelepasan terbalik: proton dieliminasi terlebih dahulu. Dalam mekanisme ini keterlibatan suatu basa harus ada. Reaksi dalam eliminasi E1 maupun E1cb selalu bersaing dengan substitusi SN1 karena memiliki kondisi reaksi kondisi yang sama.
Eliminasi E1
|
eliminasi E1cb
|
Eliminasi E2
Mekanisme E2 juga memerlukan basa. Akan tetapi, pergantian
posisi basa dan eliminasi gugus lepas berlangsung secara serentak dan tidak
menghasilkan zat antara ionik. Berbeda dengan eliminasi E1, konfigurasi
stereokimia yang berbeda dapat dihasilkan dalam reaksi yang memiliki mekanisme
E2 karena basa akan lebih memfavoritkan eleminasi proton yang berada pada
posisi-anti terhadap gugus lepas. Oleh karena kondisi dan reagen reaksi yang
mirip, eliminasi E2 selalu bersaing dengan substitusi SN2.
Adisi elektrofilik hidrogen bromida
Kebalikan dari reaksi eliminasi adalah reaksi adisi. Pada
reaksi adisi, ikatan rangkap dua atau rangkap tiga diubah menjadi ikatan
rangkap tunggal. Mirip dengan reaksi substitusi, ada beberapa tipe dari adisi
yang dibedakan dari partikel yang mengadisi. Contohnya, pada adisi elektrofilik
hidrogen bromida, sebuah elektrofil (proton) akan mengganti ikatan rangkap
ganda dan membentuk karbokation, lalu kemudian
bereaksi dengan nukleofil (bromin). Karbokation dapat terbentuk di salah satu
ikatan rangkap tergantung dari gugus yang melekat di akhir. Konfigurasi yang
lebih tepat dapat diprediksikan dengan aturan Markovnikov.[38]
Aturan Markovnikov mengatakan: "Pada adisi heterolitik dari sebuuah
molekul polar pada alkena atau alkuna, atom yang mempunyai keelektronegatifan
yang besar, maka akan terikat pada atom karbon yang mengikat atom hidrogen yang
lebih sedikit." Reaksi kimia organik lainnya
Penataan ulang dari
3-metil-1,5-heksadiena
Mekanisme dari reaksi Diels-Alder
Orbital overlap in a Diels-Alder
reaction
Pada reaksi penataan ulang, kerangka karbon dari
sebuah molekul
disusun ulang sehingga membentuk isomer struktur dari
molekul aslinya. Reaksi ini termasuk dengan [reaksi sigmatropik]] seperti penataan ulang
Wagner-Meerwein, dimana gugus hidrogen, alkil, atau aril berpindah-pindah tempat dari
suatu atom karbon ke atom karbon lainnya. Kebanyakan reaksi penataan ulang
adalah pemutusan dan pembentukan ikatan karbon-karbon baru. Contoh lain dari
reaksi ini adalah penataan ulang cope. Reaksi lainnya
- Isomerisasi, yang mana senyawa kimia menjalani penataan ulang struktur tanpa perubahan pada komposisi atomnya
- Pembakaran, adalah sejenis reaksi redoks yang mana bahan-bahan yang dapat terbakar bergabung dengan unsur-unsur oksidator, biasanya oksigen, untuk menghasilkan panas dan membentuk produk yang teroksidasi. Istilah pembakaran biasanya digunakan untuk merujuk hanya pada oksidasi skala besar pada keseluruhan molekul. Oksidasi terkontrol hanya pada satu gugus fungsi tunggal tidak termasuk dalam proses pembakaran.
C10H8+
12 O2 → 10 CO2 + 4 H2O
- Disproporsionasi, dengan satu reaktan membentuk dua jenis produk yang berbeda hanya pada keadaan oksidasinya.
2 Sn2+ → Sn
+ Sn4+
Kinetika kimia
Artikel
utama untuk bagian ini adalah: Kinetika
kimia
Laju reaksi suatu reaksi kimia merupakan pengukuran
bagaimana konsentrasi
ataupun tekanan
zat-zat yang terlibat dalam reaksi berubah seiring dengan berjalannya waktu.
Analisis laju reaksi sangatlah penting dan memiliki banyak kegunaan, misalnya
dalam teknik
kimia dan kajian kesetimbangan kimia.
Laju reaksi secara mendasar tergantung pada:- Konsentrasi reaktan, yang biasanya membuat reaksi berjalan dengan lebih cepat apabila konsentrasinya dinaikkan. Hal ini diakibatkan karena peningkatan pertumbukan atom per satuan waktu,
- Luas permukaan yang tersedia bagi reaktan untuk saling berinteraksi, terutama reaktan padat dalam sistem heterogen. Luas permukaan yang besar akan meningkatkan laju reaksi.
- Tekanan, dengan meningkatkan tekanan, kita menurunkan volume antar molekul sehingga akan meningkatkan frekuensi tumbukan molekul.
- Energi aktivasi, yang didefinisikan sebagai jumlah energi yang diperlukan untuk membuat reaksi bermulai dan berjalan secara spontan. Energi aktivasi yang lebih tinggi mengimplikasikan bahwa reaktan memerlukan lebih banyak energi untuk memulai reaksi daripada reaksi yang berenergi aktivasi lebih rendah.
- Temperatur, yang meningkatkan laju reaksi apabila dinaikkan, hal ini dikarenakan temperatur yang tinggi meningkatkan energi molekul, sehingga meningkatkan tumbukan antar molekul per satuan waktu.
- Keberadaan ataupun ketiadaan katalis. Katalis adalah zat yang mengubah lintasan (mekanisme) suatu reaksi dan akan meningkatkan laju reaksi dengan menurunkan energi aktivasi yang diperlukan agar reaksi dapat berjalan. Katalis tidak dikonsumsi ataupun berubah selama reaksi, sehingga ia dapat digunakan kembali.
- Untuk beberapa reaksi, keberadaan radiasi elektromagnetik, utamanya ultraviolet, diperlukan untuk memutuskan ikatan yang diperlukan agar reaksi dapat bermulai. Hal ini utamanya terjadi pada reaksi yang melibatkan radikal.
Reaksi biokimia
Ilustrasi dari aktivitas enzim pada
reaksi biokimia
Reaksi biokimia pada umumnya dikendalikan oleh enzim. Protein-protein
ini hanya dapat mengkatalis satu jenis
reaksi yang spesifik, sehingga reaksinya benar-benar dapat dikontrol. Reaksi
ini berlangsung pada sisi aktif dari substrat.
Reaksi katalisasi enzim ini bergantung pada banyak hal, di antaranya adalah
bentuk enzimnya, jenis ikatannya, interaksi elektrostatik, pemberian dan
penerimaan proton (pada reaksi asam/basa), dan lainnya. Reaksi kimia yang berlangsung di dalam tubuh makhluk hidup biasanya juga dikenal dengan sebutan metabolisme. Diantara semua reaksi-reaksi ini, reaksi yang paling penting adalah reaksi anabolisme, dimana DNA dan enzim-terkontrol memproses pembentukan protein dan karbohidrat dari senyawa-senyawa yang lebih kecil. Bioenergitika mempelajari sumber energi untuk reaksi biokimia. Sumber energi yang paling penting dalam reaksi ini adalah glukosa, yang diproduksi tanaman melalui proses fotosintesis. Semua organisme membutuhkan glukosa untuk memproduksi adenosin trifosfat (ATP), yang digunakan makhluk hidup untuk menjalankan aktivitasnya.
Penggunaan reaksi kimia
Reaksi termit digunakan dalam proses
pengelasan.
Reaksi kimia sangat sering digunakan oleh para ahli teknik
kimia untuk mensintesis senyawa baru dari sumber daya alam mentah di alam,
seperti minyak
bumi dan bijih-bijih mineral. Merupakan suatu hal yang penting untuk
membuat reaksi yang seefisien mungkin, memaksimalkan hasil yang bisa diperoleh
dan meminimalkan reagen yang dipakai, energi masuk dan energi keluar. Katalis biasanya
digunakan untuk mengurangi energi aktivasi sehingga meningkatkan laju
reaksinya. Beberapa reaksi yang spesifik mempunyai penggunaan yang khusus. Misalnya, reaksi termit dipakai untuk menghasilkan cahaya dan panas pada piroteknik dan pengelasan. Meskipun reaksi ini lebih agak sulit dikontrol daripada reakai-reaksi sebelumnua, tapi alat-alat yang dibutuhkan jauh lebih sedikit dan sampai saat ini masih digunakan untuk memperbaiki jalur-jalur kereta api di tempat-tempat terpelosok.
0 comments:
Post a Comment