Handout Kimia
Handout Kimia
Handout Kimia
Ruang lingkup:
Materi dan Perubahannya
Struktur Atom dan Sistem Periodik Unsur
Ikatan Kimia
Konsep Mol
Hukum-Hukum Dasar Kimia
Senyawa Hidrokarbon (ALKANA)
Materi adalah segala sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang, contohnya
buku, kayu, batu bata, air, udara, besi dan lain-lain. Ada tiga macam bentuk (wujud) materi,
yaitu :
1. Zat Padat
Zat padat adalah materi yang mempunyai bentuk dan volume tetap, susunannya
teratur, jarak antar partikel rapat, dan gerakan partikel bergetar. Materi dalam wujud padat
misalnya baja, batu dan kapur, dll.
2. Zat Cair
Zat cair mempunyai volume tertentu, bentuknya mengikuti wadah yang ditempati,
susunannya kurang teratur, jarak antar partikel agak renggang, dan dapat bergerak bebas
namun terbatas. Materi dalam wujud cair misalnya : air, minyak goreng, alkohol, bensin,
solar, larutan gula, air laut.
3. Zat Gas
Gas adalah wujud materi yang mudah berubah bentuk dan volumenya, susunannya
tidak teratur, jarak antar partikel renggang, dan dapat bergerak bebas sehingga partikel-
partikel di dalam gas dengan cepat menyebar mengisi semua ruang yang tersedia. Karena
terdapat jarak yang jauh antara partikel-partikel gas, gas bisa dengan mudah dimampatkan
untuk mengurangi volumenya. Materi yang tergolong dalam wujud gas, misalnya udara,
gas bumi, gas elpiji, uap air, gas kapur, dll.
A. Sifat Materi
Berdasarkan kaitannya dengan perubahan materi, sifat-sifat materi dapat dibedakan
menjadi dua, yaitu:
1. Sifat fisika (sifat fisik), yaitu sifat yang berhubungan dengan penampilan atau
keadaan fisis materi. Contohnya warna, bau, rasa, titik didih, massa jenis, titik leleh,
kekerasan, indeks bias, dll.
2. Sifat kimia, yaitu sifat yang berkaitan dengan perubahan kimia yang dapat dialami
oleh suatu materi, misal dapat terbakar, berkarat, mudah bereaksi, beracun, dan
bersifat asam atau basa. Sifat ini dapat diamati pada saat terjadi perubahan kimia.
Berdasarkan kaitannya dengan ukuran atau jumlah materi, sifat-sifat materi dapat
dibedakan menjadi:
1. Sifat ekstensif, yaitu sifat yang bergantung pada jumlah/ukuran materi. Contoh:
massa, berat, volume
2. Sifat intensif, yaitu sifat yang tidak bergantung pada jumlah/ukuran materi. Contoh:
bau, warna, rasa, massa jenis, titik didih, dll.
LATIHAN SOAL 1.1: SIFAT MATERI
1. Manakah yang merupakan sifat fisika dan sifat kimia dari cuka?
a. Zat cair yang bening
b. Mempunyai rasa asam
c. Mempunyai aroma yang tajam
d. Bereaksi dengan kapur membebaskan gas karbon dioksida
e. Dapat melarutkan logam timbal
2. Tentukan manakah yang termasuk sifat ekstensif, sifat intensif, sifat fisika, dan sifat kimia
setiap sifat natrium pada pernyataan berikut:
Natrium adalah suatu unsur yang pada tekanan dan suhu kamar berwujud padat berwarna
putih-perak tetapi warnanya segera pudar karena bereaksi dengan udara. Natrium juga
bereaksi hebat dengan air membebaskan gas hidrogen
B. Perubahan Materi
Perubahan materi adalah perubahan sifat suatu zat atau materi menjadi zat yang lain baik
yang menjadi zat baru maupun tidak. Perubahan materi terbagi menjadi dua macam, yaitu:
1. Perubahan Fisika
Perubahan fisika merupakan perubahan materi yang tidak menghasilkan zat baru,
hanya menyangkut perubahan keadaan (bentuk dan wujud). Pada perubahan fisika,
umumnya wujud zat dapat dikembalikan ke wujud/bentuk asalnya. Ciri-ciri perubahan
fisika, yaitu adanya perubahan wujud dan perubahan bentuk/ukuran. Contoh : jika air
dipanaskan akan berubah menjadi uap air, sedangkan jika air didinginkan maka air akan
membeku menjadi es. Es, air dan uap adalah zat yang sama hanya wujudnya saja yang
berbeda.
2. Perubahan Kimia
Perubahan kimia merupakan perubahan dari suatu zat yang menyebabkan
terbentuknya zat baru dan sifatnya kekal. Perubahan kimia dapat terjadi karena adanya
reaksi kimia. Contoh : besi berkarat, pembuatan tempe (fermentasi), industri asam sulfat,
industri alkohol dan lain-lain. Ciri-ciri perubahan kimia, yaitu adanya perubahan warna,
perubahan suhu, terbentuknya endapan dan timbulnya gas.
Materi tersusun dari beberapa partikel penyusun. Para ilmuwan mengklasifikasikan zat
atau materi menjadi dua kelompok, yaitu zat tunggal dan campuran. Zat tunggal adalah zat
yang terdiri dari satu jenis partikel dasar dan memiliki komposisi dan sifat yang tetap. Unsur
adalah zat tunggal yang tidak dapat diuraikan menjadi zat lain yang lebih sederhana dengan
reaksi kimia biasa. Unsur dibagi menjadi tiga bagian, yaitu: unsur logam (besi, nikel,
tembaga, dll), unsur semi logam/metaloid (silikon, germanium, dll), dan unsur non logam
(fluor, brom, dll).
Senyawa adalah zat tunggal hasil penggabungan dua unsur atau lebih dengan
perbandingan tertentu melalui reaksi kimia. Senyawa memiliki sifat yang berbeda dengan
unsur-unsur penyusunnya. Misal, dua atom hidrogen dengan satu atom oksigen
dapat bergabung membentuk molekul air (H2O). Hidrogen adalah gas yang sangat ringan dan
mudah terbakar, sedangkan oksigen adalah gas yang terdapat di udara yang sangat diperlukan
tubuh kita untuk pembakaran. Contoh senyawa: air (H2O) , garam dapur (NaCl), urea
CO(NH2)2 dan sebagainya.
Campuran adalah gabungan beberapa macam zat dengan komposisi yang tidak tetap.
Campuran dibedakan menjadi dua, yaitu:
a. Campuran homogen, yaitu campuran antara dua zat atau lebih yang partikel-partikel
penyusunnya tidak dapat dibedakan lagi. Campuran homogen sering disebut dengan
larutan. Contoh: larutan gula, larutan garam
b. Campuran heterogen, yaitu campuran antara dua macam zat atau lebih yang partikel-
partikel penyusunnya masih dapat dibedakan satu sama lainnya. Pada campuran heterogen
dinding pembatas antar zat masih dapat dilihat. Contoh: air kopi, air pasir, campuran air
dengan minyak, dan sebagainya. Di dalam campuran heterogen dikelompokkan menjadi
dua bagian, yaitu: koloid dan suspensi. Koloid adalah campuran heterogen dimana
partikel-partikelnya hanya dapat dilihat dengan mikroskop ultra (contoh susu, asap, kabut,
agar-agar) sedangkan suspensi adalah campuran heterogen dimana partikelnya hanya
dapat dilihat dengan mikroskop biasa (contoh minyak dengan air, air keruh, air kapur)
E. Pemisahan Campuran
Campuran adalah materi yang tersusun dari dua jenis zat murni atau lebih dan masih
memiliki sifat-sifat dari zat penyusunnya. Kebanyakan materi yang berada di alam ini tidak
murni, melainkan masih berupa campuran. Seperti halnya udara yang kita hirup setiap hari
sampai air laut yang berada di samudera. Udara sendiri terdiri dari beberapa macam zat
seperti oksigen, nitrogen, uap air dan yang lainnya. Sedangkan air terdiri dari air, garam, dan
zat yang lainnya. Untuk memperoleh zat murni, kita harus memisahkannya dari
campurannya. Prinsip pemisahan campuran didasarkan pada perbedaan sifat-sifat fisis zat
penyusunnya, diataranya seperti wujud zat, ukuran partikel, titik leleh, titik didih, sifat
magnetik, kelarutan, dan lain sebagainya. Berikut ini adalah beberapa metode dalam
memisahkan campuran.
1. Filtrasi (penyaringan)
Filtrasi adalah metode pemisahan yang digunakan untuk memisahkan cairan dan
padatan yang tidak larut dengan menggunakan penyaring (filter) berdasarkan perbedaan
ukuran partikel. Sebagai contoh menyaring air yang bercampur pasir disaring dengan kertas
saring sehingga pasir akan tertinggal di kertas saring
.
2. Dekantasi
Dekantasi dapat digunakan sebagai salah satu alat alternatif selain filtrasi untuk
memisahkan cairan dan padatan. Dekantasi dilakukan dengan cara menuang cairan secara
perlahan-lahan, dengan demikian padatan akan tertinggal di dalam wadah tersebut. Metode
ini memang terbilang lebih cepat daripada filtrasi, namun hasilnya masih kurang efektif.
Hasil akan menjadi lebih efektif bila ukuran zat padat jauh lebih besar, misalnya campuran
air dengan kerikil.
3. Evaporasi (penguapan)
Jika garam dicampur dengan air akan terbentuk larutan, larutan tersebut tidak dapat
dipisahkan dengan metode filtrasi maupun sentrifugasi. Metode yang digunakan untuk
memisahkan zat padat yang terlarut dari larutannya disebut evaporasi. Sebagai contoh adalah
larutan garam, larutan dipanaskan secara perlahan. Selama pemanasan, air dibiarkan
menguap perlahan-perlahan hingga habis dan meninggalkan kristal garam sebagai residu
4. Destilasi (penyulingan)
Destilasi adalah metode pemisahan campuran zat cair dari larutannya berdasarkan
perbedaan titik didih cairan pada tekanan tertentu. Jika larutan dipanaskan, maka komponen
titik didihnya yang lebih rendah akan menguap terlebih dahulu. Dalam kehidupan sehari-hari
proses penyulingan digunakan sebagai pemisahan air tawar dan air laut, pembuatan etanol
atau alkohol, dan proses pemisahan minyak bumi.
5. Kromatografi
Kromatografi merupakan pemisahan campuran yang terjadi karena perbedaan
kelarutan zat-zat dalam pelarut serta perbedaan penyerapan (adsorbsi) kertas terhadap zat-zat
yang ingin dipisahkan. Suatu zat yang lebih dahulu larut dalam pelarut dan kurang terabsorbsi
pada kertas akan bergerak lebih cepat. Dalam kehidupan sehari-hari kromatografi berguna
untuk menguji apakah bahan pewarna yang digunakan dalam makanan aman untuk
dikonsumsi, menguji tinta yang digunakan pada pemalsuan dokumen seperti surat, cek dan
giro, dan menguji apakah terdapat obat terlarang dalam urin atlet atau penyalahgunaan
narkoba
6. Sublimasi
Sublimasi merupakan metode pemisahan campuran sesama zat padat berdasarkan
perubahan wujud zat. Zat padat yang menyublim (berubah wujud menjadi gas atau
sebaliknya) dapat dipisahkan dengan campurannya dengan zat padat yang tidak dapat
menyublim menggunakan metode sublimasi. Contohnya seperti campuran kapur barus
dengan pasir dapat dipisahkan dengan sublimasi. Campuran dipanaskan di dalam wadah
cawan yang ditutup dengan corong terbalik. Kapur barus akan menyublim dan menjadi uap
sedangkan pasir tidak dapat menyublim. Saat menyentuh permukaan corong, uap kapur barus
akan mengkristal menjadi padatan yang menempel pada permukaan corong sehingga dapat
dipisahkan dengan pasir.
II. STRUKTUR ATOM DAN TABEL PERIODIK UNSUR
Kelebihan dari teori Dalton ini adalah memulai minat terhadap penelitian mengenai
model atom. Kelemahannya adalah tidak menerangkan hubungan lautan senyawa dan daya
hantar arus listrik, jika atom merupakan bagian terkecil dari suatu unsur dan tidak dapat
dibagi lagi.
Kelebihan teori atom Thomson ini adalah membuktikan adanya partikel lain yang
bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu
unsur. Selain itu juga memastikan bahwa atom tersusun dari partikel yang bermuatan positif
dan negatif untuk membentuk atom netral. Juga membuktikan elektron terdapat dalam semua
unsur. Kelemahannya adalah belum dapat menerangkan bagaimana susunan muatan positif
dalam bola dan jumlah elektron.
Kelebihan teori atom Rutherford adalah menyatakan bahwa atom tersusun dari inti atom
dan elektron yang mengelilingi inti. Kelemahannya, model tersebut tidak dapat menerangkan
mengapa elektron tidak pernah jatuh ke inti sesuai dengan teori fisika klasik.
Kelebihan atom Bohr adalah bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat
berpindahnya elektron. Kelemahan model atom ini adalah: tidak dapat menjelaskan spekrum
warna dari atom berelektron banyak. Sehingga diperlukan model atom yang lebih sempurna
dari model atom Bohr.
Isotop adalah atom-atom yang memiliki nomor atom sama tetapi memiliki nomor massa
berbeda, contoh: 6C12 dan 6C13
Isobar adalah atom-atom unsur yang berbeda (nomor atom berbeda) tetapi mempunyai nomor
massa yang sama, contoh: 6C14 dan 7N14
Isoton adalah atom-atom unsur berbeda (nomor atom berbeda) tetapi mempunyai jumlah
neutron yang sama, contoh : 6C13 dan 7N14
LATIHAN 2.1
1. Lengkapi tabel berikut ini:
No Unsur Notasi Nomor Nomor Jumlah Jumlah Jumlah
atom massa proton elektron neutron
1
2 14 15
3 31 16
4 Cl 35 18
5 29 65
6 35 45
7 65 30
8 I 53 127
9 75 33
10
C. Konfigurasi Elektron
Konfigurasi elektron menggambarkan susunan penyebaran (pengisian) elektron dalam
atom. Konfigurasi elektron dibedakan menjadi 2, yaitu:
1. Konfigurasi elektron berdasarkan kulit
a. Aturan pengisian elektron pada tiap-tiap kulit memenuhi aturan: 2n2 ( n = nomor kulit)
Nomor kulit Jumlah elektron maksimum
1 (kulit K) 2
2 (kulit L) 8
3 (kulit M) 18
4 (kulit N) 32
dst
b. Jumlah maksimum elektron pada kulit terluar adalah 8 elektron
c. Untuk unsur golongan utama, konfigurasi elektronnya dapat ditentukan sebagai berikut:
Isi penuh sebanyak mungkin kulit
Tentukan jumlah elektron yang tersisa
Jika jumlah elektron yang tersisa 32, kulit berikutnya diisi dengan 32 elektron
Jika jumlah elektron yang tersisa 32, kulit berikutnya diisi dengan 18 elektron
Jika jumlah elektron yang tersisa 18, kulit berikutnya diisi dengan 8 elektron
Jika jumlah elektron yang tersisa 8, tempatkan semua elektron tersisa pada kulit
berikutnya
Contoh:
20Ca : 2.8.8.2 elektron valensinya 2
35 Cl : 2 . 8 . 18 . 7 elektron valensinya 7
56Ba : 2 . 8 . 18 . 18 . 8 . 2 elektron valensinya 2
Berdasarkan jumlah orbital dari masing-masing sub kulit dan tiap orbital maksimum terisi
2 buah elektron, maka jumlah elektron masing-masing sub kulit adalah:
s (sharp= tajam) : terisi maksimum 2 elektron
p (principal = utama) : terisi maksimum 6 elektron
d (diffuse = kabur ) : terisi maksimum 10 elektron
f (fundamental = dasar) : terisi maksimum 14 elektron
Contoh penulisan konfigurasi elektron berdasarkan orbital:
11Na : 1s2 2s2 2p6 3s1
17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
26Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
LATIHAN 2.2
1. Tuliskan konfigurasi elektron unsur berikut berdasarkan kulit atom dan berdasarkan
orbital!
d. f.
e. g.
f. h.
g. i.
h. j.
2. Suatu unsur memiliki 3 kulit dan 5 elektron valensi. Berapakan nomor atom unsur itu?
Kelebihan pengelompokkan ini adalah adanya keteraturan setiap unsur yang sifatnya
mirip massa atom (Ar) unsur yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata -rata di massa
atom unsur pertama dan ketiga. Kelemahannya kurang efisien karena ada beberapa unsur lain
yang tidak termasuk dalam kelompok Triade padahal sifatnya sama dengan unsur di dalam
kelompok triade tersebut.
Kelebihan pengelompokan ini adalah Newlands merupakan orang yang pertama kali
menunjukkan bahwa unsur-unsur kimia bersifat periodik.Kelemahannya dalam kenyataanya
masih ditemukan beberapa oktaf yang isinya lebih dari delapan unsur dan penggolonganya ini
hanya cocok untuk unsur yang massa atomnya kecil
A. KESTABILAN ATOM
Atom-atom yang berada di alam, hanya atom gas mulia yang stabil sedangkan atom
yang lain tidak stabil. Atom-atom yang tidak stabil tersebut cenderung bergabung dengan
atom lain untuk mendapatkan kestabilan. Kestabilan maksimum tercapai jika atom telah
memiliki konfigurasi elektron yang sama dengan konfigurasi elektron gas mulia. Mengapa
atom gas mulia stabil sedangkan atom yang lain tidak stabil?
Pada dasarnya, sifat unsur ditentukan oleh konfigurasi elektronnya. Bagaimana
konfigurasi elektron dari atom yang stabil itu? Simak konfigurasi elektron atom-atom gas
mulia yang merupakan atom-atom stabil berikut
B. IKATAN ION
Ikatan ionik merupakan ikatan kimia yang terbentuk akibat gaya elektrostatik antara ion
positif dan ion negatif. Ikatan ion terjadi antara unsur-unsur logam dengan unsur-unsur non
logam. Unsur logam akan melepaskan elektronnya membentuk ion positif sedangkan unsur
non logam akan mudah menarik elektron untuk membentuk ion negatif. Ion positif dan ion
negatif yang terbentuk selanjutnya akan saling tarik-menarik dengan gaya elektrostatis
membentuk senyawa ion.
Pembentukan senyawa ionik secara tidak langsung melibatkan transfer elektron dari
satu atom ke atom yang lain seperti yang ditunjukkan pada contoh-contoh berikut:
Na(g) + Cl(g) → Na+(g) + Cl-(g)
pasangan ion
Dalam reaksi tersebut, satu elektron ditransfer dari atom natrium ke atom klorin sebelum
ikatan ion antara Na+ dan Cl- terjadi.
Mg(g) + O(g) → Mg2+(g) + O2-(g)
Dalam reaksi tersebut, dua elektron ditransfer dari atom Mg ke atom O sebelum ikatan ionik
antara Mg2+ dan O2- terjadi.
Atom yang sebagian elektronnya pindah ke atom lain akan menjadi ion positif atau
kation, sedangkan atom yang menerima elektron dari atom atom lain akan menjadi ion
negatif atau anion. Pada pembentukan senyawa ionik dalam fase gas, transfer elektron
tersebut diikuti dengan terjadinya gaya tarik antara ion positif dan ion negatif, sehingga
terbentuk senyawa ionik yang tersusun atas ion-ion yang merupakan pasangan ion.
Untuk pembentukan NaCl dalam fase gas dari ion-ionnya dapat ditunjukkan dengan
persamaan reaksi berikut:
Na(g) + Cl(g) → Na+(g) + Cl-(g) atau Na+(g) + Cl-(g) → NaCl(g)
pasangan ion pasangan ion
pasangan ion
Secara keseluruhan tahap-tahap pembentukan NaCl dalam fase gas dari atom-atomnya dalam
fase gas dijelaskan dengan persamaan reaksi berikut:
Perubahan konfigurasi elektron pada pembentukan NaCl dalam fase gas dari atom-atomnya
dalam fase gas ditunjukkan dengan gambar berikut:
Untuk pembentukan MgO dalam fase gas dari ion-ionnya ditunjukkan dengan
persamaan reaksi berikut:
Mg2+(g) + O2-(g) → Mg2+O2-(g) atau Mg2+(g) + O2-(g) → MgO(g)
pasangan ion pasangan ion
[Mg]2+ + → [Mg]2+
pasangan ion
Pembentukan MgO dala fase gas dari atom-atomnya dalam fase gas dijelaskan dengan
persamaan reaksi berikut,
Mg(g) → Mg2+(g) + 2e (pembentukan kation)
O(g) + 2e → O2-(g) (pembentukan anion)
2+ 2-
Mg (g) + O (g) → MgO(g) (pembentukan pasangan ion)
Perubahan konfigurasi elektron pada pembentukan MgO dalam fase gas dari atom-atomnya
dalam fase gas ditunjukkan dengan gambar berikut:
a
LATIHAN 3.1
Gambarkan proses pembentukan ikatan ion dari setiap pasangan unsur berikut dan tentukan
rumus kimia senyawa yang dapat terbentuk!
a. Li dengan O
b. Mg dengan Cl
c. Na dengan Cl
d. Ca dengann O
e. Al dengan O
B. IKATAN KOVALEN
Ikatan kovalen merupakan ikatan yang terjadi karena pemakaian bersama pasangan
elektron. Pasangan elektron ini dapat berasal dari masing-masing atom yang saling berikatan.
Ikatan yang terbentuk disebut sebagai ikatan kovalen. Apabila pasangan elektron yang
digunakan berasal dari salah satu atom yang berikatan, maka ikatan yang terbentuk disebut
dengan ikatan kovalen koordinasi.
Untuk menggambarkan bagaimana ikatan kovalen terjadi, digunakan lambang titik
Lewis. Rumus ini menggambarkan bagaimana peranan elektron valensi dalam membentuk
ikatan. Lambang titik Lewis merupakan tanda atom yang di sekellilingnya terdapat tanda titik
yang menggambarkan elektron valensi.
Gabungan atom-atom melalui ikatan kovalen akan membentuk molekul. Molekul
hidrogen merupakan gabungan dua atom hidrogen melalui ikatan kovalen di mana masing-
masing atom menyumbangkan sebuah elektron dan membentuk sepasang elektron yang
digunakan bersama.
H + H H H
Jumlah tangan ikatan memberikan informasi jumlah ikatan dalam suatu molekul
kovalen. Jika di antara dua atom dalam molekul hanya ada sepasang elektron ikatan (satu
tangan ikatan), maka ikatannya disebut sebagai ikatan kovalen tunggal. Jika ada dua pasang
elektron ikatan maka disebut ikatan kovalen rangkap dua, dan jika ada tiga pasang elektron
ikatan maka disebut dengan ikatan rangkap tiga. Sebagai contoh, molekul O2 terbentuk dari
dua atom oksigen dengan ikatan kovalen rangkap dua, sedangkan molekul N 2 terbentuk dari
dua atom nitrogen dengan ikatan kovalen rangkap tiga.
(a) (b) (c)
Gambar (a) ikatan tunggal, (b) ikatan rangkap dua, (c) ikatan rangkap tiga
Dalam pembentukan ikatan kovalen, belum tentu semua elektron valensi digunakan
untuk membentuk pasangan elektron bersama. Pasangan elektron yang digunakan bersama
oleh dua atom yang berikatan disebut dengan pasangan elektron ikatan, sedangkan
pasangan elektron yang tidak digunakan bersama oleh kedua atom disebut pasangan
elektron bebas.
LATIHAN 3.2
Gambarkan ikatan kovalen dalam senyawa berikut dan tentukan PEI dan PEB-nya!
a. H2O f. CH4
b. NH3
c. CCl4
d. CO2
e. HF
C. IKATAN LOGAM
Ikatan logam adalah ikatan yang terjadi akibat gaya tarik ion positif atom-atom logam
dengan larutan elektron. Logam tersusun dalam suatu kisi kristal yang terdiri dari ion-ion
positif logam di dalam lautan elektron. Lautan elektron tersebut merupakan elektron-elektron
valensi dari masing-masing atom yang saling tumpang tindih. Masing-masing elektron
valensi dapat bergerak bebas mengelilingi inti atom yang ada di dalam kristal tersebut, tidak
hanya terpaku pada salah satu inti atom. Elektron-elektron yang bebas bergerak dari satu inti
ke inti atom yang lain disebut elektron terdelokalisasi. Adanya elektron yang dapat bergerak
bebas dari satu atom ke atom yang lain menjadikan logam sebagai penghantar listrik dan
kalor yang baik.
GAYA LONDON
Pada molekul-molekul nonpolar misalnya pada H2 atau Br2
elektron tersusun dengan merata di antara atom-atom. Pada suatu
saat, molekul tersebut bisa memiliki dipol akibat gerakan elektron-
elektron yang menyebabkan elektron tersebut berada di dekat salah
satu atom. Dipol yang terjadi tidak permanen atau dipol sesaat,
tetapi dapat menimbulkan gaya tarik-menarik antar molekul-
molekul nonpolar. Gaya ini disebut gaya London atau gaya dispersi
yang diambil dari nama penemunya Fritz London, seorang ahli
fisika Jerman yang menjelaskan dasar mekanika kuantum pada gaya
tarik-menarik.
Gaya London sangat lemah, tetapi dapat bertahan sehingga
antarmolekul dapat mengalami tarik-menarik. Kekuatan gaya
London akan bertambah jika jumlah elektron pada molekul makin
banyak. Akibatnya titik didih senyawa makin tinggi.
Gambar Terjadinya gaya dipol-dipol antara molekul polar dengan molekul polar
Dalam posisi ini gaya tarik antara molekul-molekul lebih kuat daripada gaya tolaknya.
Karena dalam fase cair molekul-molekul selalu bergerak dan bertumbukan satu dengan yang
lain, maka posisi molekul-molekul selalu berubah namun pusat muatan positif dari satu
molekul tetap berdekatan dengan pusat muatan negatif molekul-molekul yang lain, begitu
juga sebaliknya.
Kenaikan energi termal molekul menyebabkan tumbukan antara molekul-molekul
semakin sering terjadi dan susunan molekul-molekul menjadi semakin acak (random).
Kekuatan gaya tarik antara molekul-molekul semakin berkurang, sedangkan kekuatan gaya
tolaknya bertambah, akan tetapi kekuatan gaya tarik antara molekul-molekul masih lebih
tinggi daripada kekuatan gaya tolaknya. Pada waktu temperatur mencapai titik didih cairan
maka kekuatan gaya tarik dan gaya tolak adalah seimbang, cairan mulai mendidih.
IKATAN HIDROGEN
Air termasuk senyawa polar, karena memiliki dipol pada setiap molekulnya.
Antarmolekul polar terjadi gaya tarik-menarik yang menyebabkan titik didih air tinggi. Gaya
antar molekul air digambarkan sebagai berikut.
Pada molekul air, oksigen lebih elektronegatif daripada hidrogen. Oksigen yang bersifat
cenderung negatif dapat pula menarik hidrogen yang cenderung bermuatan positif dari
molekul air yang lain sehingga antar molekul-molekul air terjadi tarik-menarik. Ikatan yang
terjadi disebut ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen dapat pula terjadi pada HF. Atom F lebih
elektronegatif daripada H sehingga HF membentuk molekul polar. Antarmolekul HF terjadi
tarik-menarik membentuk ikatan hidrogen.
Gambar Ikatan hidrogen pada HF
Dari kedua contoh tersebut dapat disimpulkan bahwa ikatan hidrogen dapat terjadi di
antara atom yang sangat elektronegatif dari molekul kovalen yang mengandung hidrogen
dengan atom hidrogen dari molekul lainnya.
Adanya ikatan hidrogen menyebabkan titik didih senyawa menjadi tinggi. Perhatikan
gambar berikut.
Dari grafik tersebut yang menggambarkan titik didih hidrida golongan 15, 16, da 17 terlihat
bahwa NH3, H2O dan HF mempunyai titik didih yang lebih tinggi dari hidrida yang
segolongannya. Hal ini disebabkan oleh adanya ikatan hidrogen di antara molekul-
molekulnya.
IV. KONSEP MOL
= = 14
4. Massa Molekul Relatif (Mr)
Massa molekul relatif (Mr) adalah perbandingan antara massa rata-rata suatu
molekul dengan 1/12 dari massa 1 atom C-12
Mr =
Massa molekul relatif sama dengan jumlah massa atom relatif atom-atom
penyusun molekul.
Mr AxBy = (x Ar A + y Ar B)
Contoh soal:
Diketahu Ar H = 1 dan O =16
Maka, massa molekul relatif (Mr) H2O = (2 x Ar H) + (1 x Ar O)
= (2 x 1) + (1 x 16) = 18
B. KONSEP MOL
Banyaknya partikel dinyatakan dalam satuan mol. Satuan mol dinyatakan sebagai
jumlah partikel (atom, molekul, atau ion) dalam suatu zat.
1 mol = 6,02 x 1023
Bilangan 6,02 x 1023 ini disebut tetapan Avogadro dan dinyatakan dengan lambang L.
Setiap satuan mempunyai standar. Standar mol adalah 12 gram C-12. Berdasarkan metode
eksperimen, diketahui bahwa dalam 12 gram C-12 terdapat sebanyak 6,02 x 1023 atom.
Sehingga, mol didefinisikan sebagai sejumlah massa zat yang mengandung partikel sebanyak
6,02 x 1023.
Contoh:
1 mol unsur Na mengandung 6,02 x 1023 atom Na
1 mol senyawa air mengandung 6,02 x 1023 molekul air
1 mol senyawa NaCl mengandung 6,02 x 1023 ion Na+ dan 6,02 x 1023 ion Cl-
Hubungan mol (n) dengan jumlah partikel (x)
x = n x 6,02 x 1023
Contoh soal:
Tentukan jumlah partikel (atom atau molekul) yang terdapat dalam 2 mol NH3!
Jawab: x = n x 6,02 x 1023
= 2 x 6,02 x 1023 = 1,204 x 1024 molekul
Hubungan mol (n) dengan massa zat (m)
m = n x Mr
massa(gram)
Untuk unsur → mol =
Ar
massa(gram)
Untuk senyawa → mol =
Mr
Contoh soal:
Hitung mol dari 7,4 gram Ca(OH)2! Mr Ca(OH)2 = 74
Jawab: mol Ca(OH)2 = = 0,1
=
Hubungan mol dengan volume gas
a. Pada keadaan STP (Standart Temperatur and Pressure ) yaitu 0 oC dan tekanan 1 atm .
V = n x 22,4
Contoh soal:
Hitung volume dari 0,25 mol gas oksigen pada keadaan STP!
Jawab: V = 0,25 x 22,4 L = 5,6 L
b. Pada keadaan RTP (Room Temperature and Pressure) yaitu 25 0C dan tekanan 1 atm.
V = n x 24
c. Jika ada dua gas misal gas A dan gas B diukur pada suhu dan tekanan yang sama maka
berlaku :
Contoh soal:
Pada (P,T) tertentu 2 mol gas hidrogen memiliki volume 4 L. Berapa liter volume dari
5 mol gas oksigen pada (P,T) yang sama ?
molg asoksigen molg ashidrogen
Jawab :
volumegasiksigen volumegashidrogen
5 2
v 4
Volume gas oksigen = 20/ 2 = 10 L
d. Perhitungan volume gas pada keadaan tidak standar menggunakan persamaan gas ideal:
P.V=n.R.T
dengan P = tekanan gas (atm)
V = volume (L)
n = jumlah mol
R = tetapan gas (0,082 L.atm/mol.K)
T = Suhu mutlak (dalam Kelvin = 273 + suhu Celcius)
Contoh soal:
Hitung volume dari 4,4 gram gas CO2 (Mr = 44) yang diukur pada suhu 27oC dan
tekanan 1 atm !
Jawab: P . V = n . R . T
1 . V = 4,4/44 . 0,082 . (27+273)
V = ( 0,1 . 0,082 . 300 ) : 1
= 2,46 L
Kemolaran Larutan
Salah satu cara menyatakan kepekatan larutan yang digunakan dalam ilmu kimia
adalah kemolaran (M). Kemolaran menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam tiap liter
larutan atau jumlah mmol zat terlarut dalam tiap mL larutan.
M = atau M = x
dengan M = kemolaran larutan
n = jumlah mol zat terlarut
V = volume larutan
D. KADAR ZAT
Komposisi atom-atom dalam suatu senyawa dinyatakan dalam rumus kimia. Jadi,
rumus kimia senyawa menyatakan komposisi atau stoikiometri senyawa. Persen komposisi
adalah persentase massa dari tiap unsur yang terkandung dalam suatu senyawa. Persen
komposisi ini diperoleh dengan membagi massa tiap unsur dalam 1 mol senyawa dengan
massa molar senyawa tersebut dikalikan 100 persen
Kadar unsur X = x 100%
Dua liter gas N2 tepat bereaksi dengan 3 liter gas O2 membentuk gas 2 liter NxOy, semuanya
diukur pada P dan T yang sama. Tentukanlah rumus molekul NxOy itu!
Jawab : 2 N2(g) + 3 O2(g) → 2 NxOy(g)
Jumlah atom N , 4 = 2x
x=2
Jumlah atom O , 6 = 2
y=3
Rumus molekulnya N2O3
e. Hukum Avogadro
Pada tahun 1811, Avogadro merumuskan hukum Avogadro yang berbunyi: ―Pada suhu
dan tekanan yang sama, semua gas-gas yang volumenya sama akan mengandung jumlah
molekul yang sama pula‖
2H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g)
2n molekul n molekul 2n molekul
N2 + 3H2 → 2 NH3
n molekul 3n molekul 2n molekul
Jumlah molekul yang dicari = x jumlah molekul yang diketahui
Contoh:
1. Pada suhu dan tekanan tertentu, gas N2 direaksikan dengan gas H2 menjadi gas NH3. Jika
gas H2 yang bereaksi sebanyak 7,5 . 1023 molekul, berapakah jumlah molekul NH3 yang
terbentuk ?
Jawab : 3H2(g) + N2(g) → 2 NH3(g)
Jumlah molekul NH3 = 2/3 x 7,5 . 1023 = 5,0 . 1023
Rumus :
Jumlah molekul yang dicari = x jumlah molekul yang diketahui
2. Pada (P,T) tertentu 5 liter gas O2 memiliki jumlah partikel sebanyak 6.1022. Hitung
jumlah partikel dari 15 L gas NO pada (P,T) yang sama!
Jawab:
Jumlah partikel gas NO = 15/5 x 6.1022
= 18 x 1022
LATIHAN 5.1
1. Di dalam tabung tertutup ditimbang 32 gram belerang dan 63,5 gram tembaga. Setelah
dicampur lalu dipanaskan dalam tabung tertutup dan reaksi berjalan sempurna maka
terbentuk zat baru, yaitu tembaga (II) sulfida. Berapa massa zat baru tersebut?
2. Pada wadah tertutup, 4 gram logam kalsium dengan oksigen menghasilkan kalsium
oksida. Jika massa kalsium oksida yang dihasilkan adalah 5,6 gram, maka berapa massa
oksigen yang diperlukan?
3. Jika diketahui perbandingan massa besi (Fe) dan belerang (S) dalam pembentukan
senyawa besi(II) sulfida, FeS, adalah 7:4, maka tentukan:
a. Massa besi yang dibutuhkan untuk bereaksi dengan 8 gram belerang
b. Massa belerang yang tersisa, jika sebanyak 21 gram Fe direaksikan dengan 15 gram S
c. Massa S dan Fe yang dibutuhkan untuk menghasilkan 22 gram senyawa FeS
4. Perbandingan massa hidrogen (H) dengan oksigen (O) dalam air (H2O) adalah 1:8. Pada
suatu percobaan, direaksikan 4 gram hidrogen dengan 40 gram oksigen. Tentukan:
a. Berapa gram air yang terbentuk
b. Massa pereaksi yang tersisa
5. Empat gram tembaga bereaksi dengan 2 gram belerang membentuk tembaga sulfida.
Berapa gram tembaga sulfida jika direaksikan dengan 10 gram tembaga dengan 10 gram
sulfida?
6. Pada tekanan dan temperatur yang sama direaksikan 30 mL gas hidrogen dengan 10 gram
mL gas nitrogen menghasilkan gas amonia dengan persamaan reaksi:
3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)
Tentukan jumlah volume gas amonia yang terbentuk!
7. Gas hidrogen direaksikan dengan gas oksigen membentuk 8 liter uap air dengan
persamaan reaksi berikut:
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)
Berapa liter gas hidrogen dan gas oksigen dibutuhkan pada reaksi tersebut!
8. Hidrogen dapat dibuat dari reaksi aluminium dengan larutan natrium hidroksida
2Al(s) + 2NaOH(aq) + 6H2O(l) 2NaAl(OH)4(aq) + 3H2(g)
Berapa volum gas hidrogen (STP) yang terbentuk jika digunakan 5,4 gram Al? (Ar Al=27)
9. Aluminium dapat bereaksi dengan larutan tembaga(II) sulfat menurut persamaan reaksi:
2Al(s) + 3CuSO4(aq) Al2(SO4)3(aq) + 3Cu(s)
Jika massa aluminium yang bereaksi 2,7 gram, hitunglah massa tembaga yang
diendapkan! (Ar Al=27, Cu=63,5)
B. PERSAMAAN REAKSI
Persamaan reaksi didefinisikan sebagai persamaan yang menyatakan kesetaraan
jumlah zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia dengan menggunakan rumus kimia. Dalam
reaksi kimia terdapat zat-zat pereaksi dan zat-zat hasil reaksi. Dalam menuliskan persamaan
reaksi, rumus kimia pereaksi dituliskan di ruas kiri dan rumus kimia hasil reaksi dituliskan di
ruas kanan. Antara kedua ruas itu dihubungkan dengan anak panah () yang menyatakan
arah reaksi kimia. Misalnya, reaksi antara gas hidrogen dengan gas oksigen membentuk air
dipaparkan sebagai berikut:
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)
Tanda panah menunjukkan arah reaksi dan dapat dibaca sebagai ―membentuk‖,
―bereaksi menjadi‖ atau istilah lainnya yang sesuai. Bilangan didepan rumus kimia masing-
masing zat dalam persamaan reaksi disebut koefisien reaksi. Koefisien reaksi merupakan
angka perbandingan dalam bentuk bilangan bulat paling sederhana. Koefisien satu (1) tidak
perlu ditulis. Huruf cetak miring dalam tanda kurung yang mengikuti rumus kimia tiap-tiap
zat menyatakan wujud atau keadaan zat yang bersangkutan, yaitu s (padatan/solid), l (cairan),
gas (gas), aq (larutan)
Penyetaraan persamaan reaksi dimaksudkan untuk menyamakan jenis dan jumlah
atom di ruas kiri dengan di ruas kanan. Langkah-langkah menyetarakan persamaan reaksi
sebagai berikut:
a. Tetapkan koefisien salah satu zat (biasanya zat yang rumus kimianya paling kompleks)
sama dengan 1 sedangkan zat lain diberikan koefisien sementara dengan huruf.
b. Setarakan terlebih dahulu unsur yang terkait langsung dengan zat yang diberi koefisien 1
itu (jumlah atom kiri=jumlah atom kanan)
c. Setarakan unsur lainnya. Biasanya akan membantu jika atom O disetarakan paling akhir.
Contoh:
Reaksi pembakaran gas metana (CH4) menghasilkan karbon dioksida dan uap air.
CH4(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g) (belum setara)
a. Tetapkan koefisien CH4 = 1, sedangkan zat lainnya dengan huruf
1CH4(g) + aO2(g) bCO2(g) + cH2O(g)
b. Penyetaraan atom C dan H
Penyetaraan atom C
jumlah atom C di ruas kiri = 1 dan di ruas kanan = b, berarti b =1
Penyetaraan atom H
Jumlah atom H di ruas kiri = 4 dan di ruas kanan = 2c, berarti 2c = 4 atau c = 2
Dengan b = 1 dan c = 2, persamaan reaksinya menjadi:
1CH4(g) + aO2(g) 1CO2(g) + 2H2O(g)
c. Penyetaraan atom O
Jumlah atom O di ruas kiri = 2a dan di ruas kanan = 2 + 2 = 4. Berarti 2a = 4 atau a = 2
Dengan demikian persamaan setaranya adalah
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)
(koefisien 1 tidak perlu ditulis)
LATIHAN 5.2
1. Fe2O3 + HCl FeCl3 + H2O
2. MgO + H2SO4 MgSO4 + H2O
3. C4H10 + O2 CO2 + H2O
4. SO2 + O2 SO3
5. C3H8 + O2 CO2 + H2O
6. Al + Fe2O3 Al2O3 + Fe
7. CaO + HCl CaCl2 + H2O
8. Al + O2 Al2O3
9. C + O2 CO2
10. CaCO3 + HCl CaCl2 + CO2 + H2O
VI. SENYAWA HIDROKARBON
Bagan percobaan identifikasi unsur karbon dan hidrogen dalam sampel organik
C. PENGELOMPOKKAN HIDROKARBON
Berdasarkan bentuk rantai karbonnya, senyawa hidrokarbon dibagi menjadi dua
golongan, yaitu:
a) Senyawa hidrokarbon alifatik, yaitu senyawa hidrokarbon yang memiliki rantai terbuka.
Rantai karbon alifatik ini berupa rantai lurus atau bercabang. Senyawa alifatik dibedakan
sebagai berikut:
1. Senyawa hidrokarbon jenuh, merupakan senyawa hidrokarbon yang memiliki ikatan
tunggal (- C – C -). Contohnya, senyawa alkana.
b) Senyawa hidrokarbon siklis, yaitu senyawa hidrokarbon yang memiliki rantai tertutup.
Rantai karbon siklis dibedakan atas karbosiklis dan heterosiklis.
1. Karbosiklis adalah senyawa karbon siklis yang rantai lingkarnya hanya terdiri dari
atom C saja. Contoh dari karbosiklis adalah senyawa aromatis dan alisiklis.
C
H C C H
H C C H
Benzena sikloheksana
2. Heterosiklis adalah senyawa karbosiklis yang di dalam rantai lingkarnya terdapat atom
lain selain atom karbon. Contoh:
pirimidin purina
D. ALKANA
Alkana merupakan senyawa hidrokarbon alifatik jenuh, yaitu hidrokarbon dengan
rantai terbuka dan semua ikatan atom karbon-karbonnya merupakan ikatan tunggal (-C–C).
Rumus umum alkana dinyatakan dengan rumus umum:
CnH2n+2
2. Rantai induk diberi nama sesuai aturan penamaan alkana berdasarkan jumlah atom
C. Cabang dalam rantai induk merupakan gugus alkil.
3. Urutan penulisan nama alkana bercabang dilanjutkan dengan menentukan nomor
alkil yang terikat pada salah satu atom C rantai terpanjang atau rantai induknya.
Penentuan nomor induk dimulai dari atom C paling ujung yang jaraknya terdekat
dengan percabangan yang mengikat gugus alkil diikuti tanda (-). Nama alkil ditulis
menyambung dengan rantai induk.
Contoh:
Sifat-Sifat Alkana
a. Sifat Fisis
1. Alkana merupakan senyawa nonpolar dan gaya antar molekulnya adalah gaya van der
waals.
2. Pada suhu kamar wujud alkana C1-C4 (gas), C5-C17(cair), C18 ke atas (padat)
3. Semakin banyak jumlah atom karbon, maka semakin tinggi titik didihnya.
4. Adanya rantai cabang pada senyawa alkana menurunkan titik didihnya.
5. Larut dalam pelarut nonpolar dan tidak dapat larut dalam air.
6. Alkana lebih ringan dari air.
b. Sifat Kimia
1. Alkana dan sikloalkana tidak reaktif, cukup stabil apabila dibandingkan sengan
senyawa organik lainnya.
2. Alkana dapat bereaksi dengan halogen, salah satu atom H diganti oleh halogen. Reaksi
dengan halogen disebut dengan reaksi halogenasi dan menghasilkan alkil halida.
3. Alkana dapat dibakar sempurna menghasilkan CO2 dan H2O.
Isomer alkana
Isomer adalah senyawa yang memiliki rumus molekul sama tetapi rumus struktur/rumus
bangun berbeda. Contoh: Isomer C4H10
CH3- CH2-CH2-CH3 CH3- CH-CH3
n-butana │
CH3 2-propana
Kegunaan Alkana
Alkana merupakan komponen utama dari gas alam dan minyak bumi. Kegunaan
alkana dalam kehidupan sehari-hari antara lain.
1. Bahan bakar, misalnya elpiji, kerosin, bensin, dan solar.
2. Pelarut, seperti petroleum eter dan nafta digunakan sebagai pelarut dalam industri dan
pencucian kering.
3. Sumber hidrogen. Gas alam dan gas petroleum merupakan sumber hidrogen dalam
industri, misalnya industri amonia dan pupuk.
4. Bahan baku industri. Berbagai produk industri, seperti plastik, detergen, karet sintetis,
minyak rambut, dan obat gosok dibuat dari gas alam dan minyak bumi.
b. e.
c. CH3
| CH3—C—CH2—CH—
CH2—CH3
| |
CH3 CH3