BABAK SEMIFINAL SELEKSI TINGKAT PROVINSI BIDANG KOMPETISI
BABAK SEMIFINAL SELEKSI TINGKAT PROVINSI
BIDANG KOMPETISI
SOAL ESSAY
1.
Untuk setiap atom pusat pada molekul-molekul berikut ini tentukanlah
a.
Jumlah elektron valensi
b.
Bilangan oksidasi formal
c.
Jumlah bilangan koordinasi
Jawab:
El Valensi
Biloks
18
14
16
19
2
2
2
2
I
III
V
VII
2.
Bil
Koord
5
13 (3)
5
5
El Valensi
Biloks
21
14
12
18
2
0
3
3
II
IV
VI
VIII
Bil
Koord
6
9 (2)
8 (4)
6
Samarium adalah logam tanah jarang yang memiliki kekerasan dan kerapatan mirip
dengan logam Zn, sering digunakan sebagai magnet permanen Sm-Co. Samarium
meleleh pada temperature 1345 K. Pemasasan sampai 731°C, struktur kristalnya
berubah menjadi hexagonal close packed (hcp). Kemudian dipanaskan sampai 922 °C
merubah logam samarium dengan struktur body-centered cubic (bcc).
a. Jika jari-jari atom samarium adalah 180 pm
i. Hitunglah kerapatan Sm pada 731 °C (dalam g.cm-3)
ii. Hitunglah kerapatan Sm pada temperatur 922 °C (dalam g.cm-3)
b. Magnet Sm-Co merupakan alloy dari campuran Sm dan Co. jika dalam alloy
tersebut terdapat 0,3 atom Co per satu unit selnya? Dan hitunglah kerapatannya.
diasumsikan alloy yag terbentuk interstitial alloy. Berapa persen kadar Co?
BA Sm = 150,36 g mol-1
BA Co = 58,93 g mol-1
Jawab :
a. i. V(unit sel) hcp = 24 2 r3
dalam satu unit sel hcp terdapat 6 atom Sm
×
÷
d=
d = 7,57 g cm-3
ii. V(unit sel) bcc = (
×
)3
÷
d=
6,95 g/cm3
b.
3.
i. 7,36 g cm-3
ii. 5,55 %
Bayangkan bahwa anda adalah seorang penyelia (supervisor) di sebuah laboratorium
yang berfokus pada penentuan senyawa racun (toxic) dalam air dengan kadar trace
(runutan) dan ultra-trace. Umumnya penentuan Pb dalam sampel air menngunakan
Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrophotometer (GFAAS), tetapi karena alat
tersebut sedang dalam perbaikan, salah satu dari teknisi laboratorium dibawah supervisi
anda memutuskan untuk menggunakan instrumen Flame AAS. Setelah membuat kurva
kalibrasi untuk larutan standar Pb, data berikut (untuk 5 kali pengukuran) diperoleh
untuk blanko dan sampel
Blanko
Sampel
0.001
0.003
0.002
0.003
0.001
0.004
0.003
0.005
0.001
0.004
Rata-rata: 0.0016
Deviasi standar: 0.0009
Rata-rata: 0.0038
Deviasi standar: 0.0008
a. Berdasarkan nilai rata-rata dari absorbansi yang diperoleh untuk sampel, teknisi
tersebut melaporkan bahwa sampel air tersebut mengandung Pb sebesar 300 ppb
(batas maksimum kadar Pb yang diperbolehkan adalah 15 ppb). Sebagai
supervisor laboratorium, anda bertanggung jawab atas hasil analisis yang akan
dilaporkan. Haruskah hasil ini dilaporkan? JELASKAN. Respon anda harus
berdasarkan data yang ditampilkan di atas.
b. Jika larutan standar Pb 2000 ppb memberikan harga rata-rata absorbansi sebesar
0,0015, berapakah batas deteksi (dalam ppb) untuk penentuan Pb dengan
menggunakan instrumen tersebut?
Jawab:
Langkah pertama harus dilihat apakah harga S/N > 3. Kalau ya berarti Pb dalam
sampel terdeteksi (hasil analisi thd nilai Pb dalam sampel dapat diangap signifikan).
Kalau S/N < 3 berarti hasil analisisnya tidak dapat dianggap signifikan karena
pengaruh noisenya.
a. Signal = Xrata-rata (sampel) – Xrata-rata (blanko) = 0.0038-0.0016 = 0.0022
Noise = Standar Deviasi = 0.0009
Jadi S/N = 0.0022/0.0009 = 2.4 < 3.
Sehingga dapat disimpulkan dengan menggunakan metode ini, Pb dalam sampel
tidak terdeteksi. Jadi hasil analisisnya dengan menggunakan metode ini TIDAK
boleh dilaporkan karena hasilnya tidak signifikan.
b. Signal standar Pb 2000 ppb = 0.015-0.0016 = 0.0134
Signal untuk konsentrasi terkecil yang dapat diukur (Limit deteksi) = 3 x standar
deviasi = 3 x 0,0009 = 0.0027
.
= .
maka dapat diperoleh bahwa
Dengan menggunakan kesetaraan
Limit Deteksinya adalah 400 ppb Pb
4.
Sekitar tahun 800 seorang ahli kimia Jabir Ibn Hayyan menemukan kenyataan bahwa
logam, seperti emas, tidak dapat dilarutkan dalam HCl atau HNO3 tetapi kadangkala
dapat dilarutkan dalam campuran kedua asam tersebut. Campuran asam tersebut
dikenal dengan aqua regia atau royal water. Dengan data dibawah ini:
2H+(aq) + 2e- H2(g)
Eo = 0,00 V
Eo = 1,188 V
Pt2+(aq) + 2e- Pt(s)
2Pt(s) + 4Cl (aq)
Eo = 0,755 V
PtCl4 (aq) + 2e
+
NO3 (aq) + 4H + 3e
NO(g) + 4H2O(aq)
Eo = 0,96 V
Jelaskan mengapa Pt dapat larut dalam aqua regia tetapi tidak dapat larut dalam HCl
atau HNO3. Gunakan perhitungan dari data diatas untuk mendukung jawaban anda
dan anggap kondisi standar berlaku.
Jawab:
Aqua regia dapat melarutkan platinum tetapi tidak dalam masing-masing
penyusunnya, karena dalam kombinasi HCl : HNO3 = 3 : 1, terjadi reaksi
HNO3 + 3HCl 2Cl- + NOCl + H2O sehingga reaksi redoks berikut dapat
berlangsung:
Oksidasi
Pt(s) + 4Cl-(aq) PtCl42- (aq) + 2eEo = -0,755 V
Reduksi
NO3- + 4H+(aq) + 3e- NO(g) + 2H2O(l)
Eo = +0,96 V
+
23Pt(s) + 12Cl (aq) + 2NO3 + 8H (aq) 3PtCl4 (aq) + 2NO(g) + 6H2O(l) Eosel = +0,205 V
E sel bernilai positif berarti reaksi berlangsung secara spontan.
Sedangkan dalam komponennya sendiri-sendiri menghasilkan E sel yang bernilai
negatif. Reaksi tidak spontan
Dalam HCl saja
Reduksi
2H+ + 2e2+
H2(g)
-
Oksidasi Pt(s) Pt + 2e
Pt(s) + 2H+ Pt2++
Total
H2(g)
Eo (V)
0,00
-1,188
-1,188
Dalam HNO3 saja
NO3- + 4H+(aq) + 3e- NO(g) +
2H2O(l)
Pt(s) Pt2+ + 2e3Pt(s) + 2NO3- + 8H+(aq) 3Pt2+ +
2NO(g) + 4H2O(l)
Eo (V)
+0,96
-1,188
-0,228
5. Suatu reaktor didesain berbentuk silinder dengan luas alas 5,0 cm2. Dalam reaktor
tersebut, ditempatkan gas karbon dioksida sebanyak 88 gram pada suhu 298 K dan
tekanan 760 cmHg. Sistem tersebut dibiarkan mengembang secara adiabatis terhadap
tekanan luar 76 cmHg hingga piston mengembang sebesar 40 cm. Dengan
memperhitungkan besarnya nilai kapasitas kalor molar pada volume tetap = 28,8 JK1
mol-1 dan gas tersebut dianggap sebagai gas ideal, tentukan besarnya:
a. Kalor sistem tersebut
b. Kerja yang dilakukan oleh sistem
c. Energi dalam sistem
d. Perubahan suhu sistem
e. Volume awal dan akhir sistem
f. Perubahan entropi yang terjadi pada system
Jawab:
(a) q = 0 (adiabatic)
(b) ! = −# $ ∆& = −(1,01 * 10+ Pa) * 40 /0 * 5 /0 x
(c) U = q + w = 0 – 20 J = -20 J
34
6 5
5
= 20 J
∆U = 9:;, ∆<
(=) ∆< =
−20>
= −0,347 B
(2,0 0?@) * (28,8 JB C 0?@ C )
H
I
∆F = 9:;, @9 G J + 9L@9 M O
HI
N
Tf = Ti – 0,347 K = (298,15K) – (0,347 K) = 297,803 K
(e) & =
(2,0 0?@) * (0,08206 S TU0 B C ) * (298,15 B)
9L<
= +
= 4,893 S
Q
10 TU0
(e) Vf = Vi + V = 4,893 + 0,20 L = 5,093 L
Substitusikan nlai tersebut ke dalam persamaan S di atas:
297,803 B
(W) ∆F = (2,0 0?@) * (28,8 JB C 0?@ C ) * @9 G
J
298,15 B
5,093
S
J
+ (2,0 0?@) * (8,314 JB C 0?@ C ) ln G
4,893
= (0,0671 + 0,666) JK-1 = +0,60 JK-1
6. Suatu gas dinitrogen tetraoksida terurai menjadi gas nitrogen dioksida. Gas tersebut
terurai sebanyak 18,46 % pada suhu 298 K dan tekanan 760 mmHg. Bila diketahui
nilai perubahan entalpi standar reaksi di atas = + 57,2 kJmol-1 (dan nilai ini dianggap
tidak berubah terhadap perubahan temperatur), hitunglah:
g. Nilai tetapan kesetimbangan reaksi penguraian di atas pada suhu 298 K.
h. Nilai tetapan kesetimbangan reaksi pada suhu 373 K.
i. Nilai perubahan energi bebas Gibbs standar.
j. Nilai perubahan entropi standar reaksi reaksi di atas
k. Energi aktivasi reaksi penguraian di atas
l. Terjemahkan nilai-nilai Termodinamika di atas.
Jawab:
Komponen Kesetimbangan
N 2 O4
NO2
Jumlah saat kesetimbangan
(1-α)n
2αn
1−Z
1+Z
(1 − Z )Q
1+Z
2Z
1+Z
2ZQ
1+Z
Fraksi mol
Tekanan parsial
a. Dengan mengasumsikan bahwa gas adalah sempurna T[ = M \∅ O, sehingga
B=
^ _`
O
^∅
^ _
M ^`∅ aO
M
=
B =
b.
rG
4Z
4Z
=
[# = #∅ ]
b
(1 − Z )
(1 − Z )#
(4)* (0,1846)
= 0,1411
1 − (0,1846)
θ
= -RT ln K
= -(8,314 J K-1 mol-1) x (298,2 K) x ln(0,1411)
= 4,855 x 103 J mol-1
= + 4,855 kJ mol-1
c. ln K(100 f C) = ln K(25 f C) −
∆ h i∅
j
M
+ , n
ln K(100 f C) = ln (0,1411) − Mm,
K (100 oC) = 14,556
, k
−
O
lm, k
5 o pfq3r
Ox
o k3r pfq3r
(−6,739 x 10C K C ) = 2,678
= Ho - T So
Go
o
T S
= Ho - Go
∆st − ∆u t
+57,2 v> 0?@ C − 4,855 v> 0?@ C
∆F =
=
= 0,176 v> 0?@ C B C
<
298 B
d.
e. wT =
|}
|
x.qy z{G J
r
r
M C }O
~ ~
=
m,
ra,••4
O
€,rarr
r
r
M C
O
`•‚ 5ƒ5
$ z{M
= 57,127 v> 0?@ C
f. Peningkatan suhu menyebabkan pergeseran kesetimbangan sejumlah zat dalam
reaksi cukup besar. Nilai K berubah dari kurang dari 1 sampai lebih dari 1 ( < 1
sampai > 1). Nilai rGo hasil perhitungan (b) sebaiknya dibandingkan dengan
4,73 kJ mol-1.
7. Glukosa oksidase adalah suatu enzim yang mengkatalisis oksidasi glukosa. Enzim ini
sangat spesifik untuk -D-glukosa dan tidak akan bekerja pada -D-glukosa. Akan
tetapi ternyata enzim tersebut secara rutin digunakan di laboratorium klinik untuk
menentukan kadar glukosa dalam sampel darah, padahal dalam darah selalu terdapat
campuran dari -D-glukosa dan -D-glukosa. Jelaskan mengapa hal ini dapat terjadi?
Jawab:
-D-Glukosa dan -D-glukosa dalam air akan selalu berkeseimbangan.
OH
OH
O
HO
HO
O
HO
HO
OH
OH
OH
OH
β-D-glukosa
α-D-glukosa
Ketika -D-glukosa berubah menjadi asam glukonat akibat kerja enzim glukosa
oksidase, dengan sendirinya kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri, sehingga
akhirnya seluruh glukosa akan habis teroksidasi.
8. Produk apa yang dapat diharapkan dari eleminasi Hofmann suatu amina siklik seperti
piperidin? Tentukan A – D dari tahapan reaksi di bawah in.
NH 1. CH3I (berlebih)
2. Ag2O, H2O
3. Panaskan
A
H
H
N OH + B2 ?
CH3
B1 ?
H
C
D
H
Jawab:
H
A=
N
H
-
I
CH3
OH-
N
CH3
C=
H
B1 = Ag2O
B2 = AgI
N
D=
H
H
C
H
OHCH3
N + H2O
C C
H
CH3
9. Berikut adalah rute reaksi dengan pusat reaksi A sampai J, tentukan struktur dari A
sampai dengan J. (nilai setiap tahapan = 2 poin, total nilai 20 poin)
OH
CH3
CH
H
NaBH4
J
G
CH2OH
PCC
berlebih
OH OH
B
H+
I
1.J
2. H3O +
1. CH 3MgI
2. H 3O +
satu equvalen
H2C
CH 2
OH
H+
panaskan
A
Tollen's
PhNH2NH 2 berlebih
dalam H 2SO4
D
H2CrO4
E
C
Zn(Hg)
HCl
F
Jawab:
O
OH
H 3C
CH 3
XM g
C
CH
H 1.J
2. H 3 O +
H+
panaskan
I
HO
CH 3 H 2
C
HO
OH
CH 3
O
C
H
N aB H 4
G
H
1. C H 3 M gI
2. H 3 O +
O
OH
O
O
satu equvalen
H 2C
CH 2
C
CH 2 OH
H
PC C
berlebih
O
O
C
H
OH OH
H
+
B
A
PhN H 2 N H 2 berlebih
dalam H 2 SO 4
H 2O
O
O
C
NNHPh
C
OH
C
H
C
Tidak bereaksi
D sam a dengan A
H 2 CrO 4
O
N-NHPh
Tollen's
A g+
Zn(Hg)
HC l
E
OH
F
10. Diketahui rumus molekul senyawa C9H10O, mempunyai spectrum H-NMR seperti
terlihat di bawah:
Pergeseran kimia = 1,2 (triplet) , = 2,9 (kuartet). Perbandingan integrasinya adalah
2:3:2:3
3 poin
a. Ada berapa derajat ketidak jenuhan senyawa ini?
15 poin
b. Tentukan struktur molekul senyawa ini
c. Sebutkan nama reaksi dan produk reaksi antara senyawa ini dengan basa (OH-)?
2 poin
5 poin
d. Bagaimana mekanisme reaksinya
Jawab:
a. Derajat ketidak jenuhan adalah F= 9- 10/2 + 1 = 5.
Berarti senyawa ini mempunyai ikatan rangkap 5 atau 5 siklik atau kombinasinya.
b. Perbandingan integrasi 2:3:2:3 signal = 2,9 ppm (2 H ) berbentuk kuartet karena
berinteraksi dengna signal pada = 1,2 ppm (triplet), sehingga dapat disimpulkan ini
adalah CH3-CH2-X , karena signal CH2 berkisar 2,9 ppm maka diduga X adalah C=O.
Signal pada = 8,0 ppm (2 H) dan pada = 7,5 ppm (3 H) yang merupakan proton
aromatik dari benzene mono substitusi C6H5- ( F=4). Proton C6H5 terpecah menjadi
dua karena fenil terikat dengan –C=O, dengan beresonansi maka dua proton orto
pergeseran kimianya lebih besar dari proton para maupun meta. Kesimpulan struktur
senyawa ini adalah:
1.22 (trplet)
7.52
7.95
3.54 (kuartet)
7.63
7.52
7.95
Phenil etil keton
c. Reaksi ini disebut reaksi Aldol
O
d. Mekanisme reaksinya adalah
O
O
1). C6H5-C
CHCH3
OH-
NaOH
C2H5OH C6H5-C
CHCH3
H
O
O
2). C6H5-C
C6H5-C
CH2CH3
O
3). C6H5-C
O
CH2CH3
CH
6
5 -C
C6H5-C
O
CH2CH3
O
H2O
H
C C C6H5
C2H5 CH3
OH
O
C6H5-C CH C C6H5 + OHC2H5 CH3
CHCH3
Nama produk adalah: 1,3-difenil-2-metil-3-hidroksi-pentanon
Atau
1,3-difenil-2-metil-3-hidroksi-pentanon
BIDANG KOMPETISI
SOAL ESSAY
1.
Untuk setiap atom pusat pada molekul-molekul berikut ini tentukanlah
a.
Jumlah elektron valensi
b.
Bilangan oksidasi formal
c.
Jumlah bilangan koordinasi
Jawab:
El Valensi
Biloks
18
14
16
19
2
2
2
2
I
III
V
VII
2.
Bil
Koord
5
13 (3)
5
5
El Valensi
Biloks
21
14
12
18
2
0
3
3
II
IV
VI
VIII
Bil
Koord
6
9 (2)
8 (4)
6
Samarium adalah logam tanah jarang yang memiliki kekerasan dan kerapatan mirip
dengan logam Zn, sering digunakan sebagai magnet permanen Sm-Co. Samarium
meleleh pada temperature 1345 K. Pemasasan sampai 731°C, struktur kristalnya
berubah menjadi hexagonal close packed (hcp). Kemudian dipanaskan sampai 922 °C
merubah logam samarium dengan struktur body-centered cubic (bcc).
a. Jika jari-jari atom samarium adalah 180 pm
i. Hitunglah kerapatan Sm pada 731 °C (dalam g.cm-3)
ii. Hitunglah kerapatan Sm pada temperatur 922 °C (dalam g.cm-3)
b. Magnet Sm-Co merupakan alloy dari campuran Sm dan Co. jika dalam alloy
tersebut terdapat 0,3 atom Co per satu unit selnya? Dan hitunglah kerapatannya.
diasumsikan alloy yag terbentuk interstitial alloy. Berapa persen kadar Co?
BA Sm = 150,36 g mol-1
BA Co = 58,93 g mol-1
Jawab :
a. i. V(unit sel) hcp = 24 2 r3
dalam satu unit sel hcp terdapat 6 atom Sm
×
÷
d=
d = 7,57 g cm-3
ii. V(unit sel) bcc = (
×
)3
÷
d=
6,95 g/cm3
b.
3.
i. 7,36 g cm-3
ii. 5,55 %
Bayangkan bahwa anda adalah seorang penyelia (supervisor) di sebuah laboratorium
yang berfokus pada penentuan senyawa racun (toxic) dalam air dengan kadar trace
(runutan) dan ultra-trace. Umumnya penentuan Pb dalam sampel air menngunakan
Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrophotometer (GFAAS), tetapi karena alat
tersebut sedang dalam perbaikan, salah satu dari teknisi laboratorium dibawah supervisi
anda memutuskan untuk menggunakan instrumen Flame AAS. Setelah membuat kurva
kalibrasi untuk larutan standar Pb, data berikut (untuk 5 kali pengukuran) diperoleh
untuk blanko dan sampel
Blanko
Sampel
0.001
0.003
0.002
0.003
0.001
0.004
0.003
0.005
0.001
0.004
Rata-rata: 0.0016
Deviasi standar: 0.0009
Rata-rata: 0.0038
Deviasi standar: 0.0008
a. Berdasarkan nilai rata-rata dari absorbansi yang diperoleh untuk sampel, teknisi
tersebut melaporkan bahwa sampel air tersebut mengandung Pb sebesar 300 ppb
(batas maksimum kadar Pb yang diperbolehkan adalah 15 ppb). Sebagai
supervisor laboratorium, anda bertanggung jawab atas hasil analisis yang akan
dilaporkan. Haruskah hasil ini dilaporkan? JELASKAN. Respon anda harus
berdasarkan data yang ditampilkan di atas.
b. Jika larutan standar Pb 2000 ppb memberikan harga rata-rata absorbansi sebesar
0,0015, berapakah batas deteksi (dalam ppb) untuk penentuan Pb dengan
menggunakan instrumen tersebut?
Jawab:
Langkah pertama harus dilihat apakah harga S/N > 3. Kalau ya berarti Pb dalam
sampel terdeteksi (hasil analisi thd nilai Pb dalam sampel dapat diangap signifikan).
Kalau S/N < 3 berarti hasil analisisnya tidak dapat dianggap signifikan karena
pengaruh noisenya.
a. Signal = Xrata-rata (sampel) – Xrata-rata (blanko) = 0.0038-0.0016 = 0.0022
Noise = Standar Deviasi = 0.0009
Jadi S/N = 0.0022/0.0009 = 2.4 < 3.
Sehingga dapat disimpulkan dengan menggunakan metode ini, Pb dalam sampel
tidak terdeteksi. Jadi hasil analisisnya dengan menggunakan metode ini TIDAK
boleh dilaporkan karena hasilnya tidak signifikan.
b. Signal standar Pb 2000 ppb = 0.015-0.0016 = 0.0134
Signal untuk konsentrasi terkecil yang dapat diukur (Limit deteksi) = 3 x standar
deviasi = 3 x 0,0009 = 0.0027
.
= .
maka dapat diperoleh bahwa
Dengan menggunakan kesetaraan
Limit Deteksinya adalah 400 ppb Pb
4.
Sekitar tahun 800 seorang ahli kimia Jabir Ibn Hayyan menemukan kenyataan bahwa
logam, seperti emas, tidak dapat dilarutkan dalam HCl atau HNO3 tetapi kadangkala
dapat dilarutkan dalam campuran kedua asam tersebut. Campuran asam tersebut
dikenal dengan aqua regia atau royal water. Dengan data dibawah ini:
2H+(aq) + 2e- H2(g)
Eo = 0,00 V
Eo = 1,188 V
Pt2+(aq) + 2e- Pt(s)
2Pt(s) + 4Cl (aq)
Eo = 0,755 V
PtCl4 (aq) + 2e
+
NO3 (aq) + 4H + 3e
NO(g) + 4H2O(aq)
Eo = 0,96 V
Jelaskan mengapa Pt dapat larut dalam aqua regia tetapi tidak dapat larut dalam HCl
atau HNO3. Gunakan perhitungan dari data diatas untuk mendukung jawaban anda
dan anggap kondisi standar berlaku.
Jawab:
Aqua regia dapat melarutkan platinum tetapi tidak dalam masing-masing
penyusunnya, karena dalam kombinasi HCl : HNO3 = 3 : 1, terjadi reaksi
HNO3 + 3HCl 2Cl- + NOCl + H2O sehingga reaksi redoks berikut dapat
berlangsung:
Oksidasi
Pt(s) + 4Cl-(aq) PtCl42- (aq) + 2eEo = -0,755 V
Reduksi
NO3- + 4H+(aq) + 3e- NO(g) + 2H2O(l)
Eo = +0,96 V
+
23Pt(s) + 12Cl (aq) + 2NO3 + 8H (aq) 3PtCl4 (aq) + 2NO(g) + 6H2O(l) Eosel = +0,205 V
E sel bernilai positif berarti reaksi berlangsung secara spontan.
Sedangkan dalam komponennya sendiri-sendiri menghasilkan E sel yang bernilai
negatif. Reaksi tidak spontan
Dalam HCl saja
Reduksi
2H+ + 2e2+
H2(g)
-
Oksidasi Pt(s) Pt + 2e
Pt(s) + 2H+ Pt2++
Total
H2(g)
Eo (V)
0,00
-1,188
-1,188
Dalam HNO3 saja
NO3- + 4H+(aq) + 3e- NO(g) +
2H2O(l)
Pt(s) Pt2+ + 2e3Pt(s) + 2NO3- + 8H+(aq) 3Pt2+ +
2NO(g) + 4H2O(l)
Eo (V)
+0,96
-1,188
-0,228
5. Suatu reaktor didesain berbentuk silinder dengan luas alas 5,0 cm2. Dalam reaktor
tersebut, ditempatkan gas karbon dioksida sebanyak 88 gram pada suhu 298 K dan
tekanan 760 cmHg. Sistem tersebut dibiarkan mengembang secara adiabatis terhadap
tekanan luar 76 cmHg hingga piston mengembang sebesar 40 cm. Dengan
memperhitungkan besarnya nilai kapasitas kalor molar pada volume tetap = 28,8 JK1
mol-1 dan gas tersebut dianggap sebagai gas ideal, tentukan besarnya:
a. Kalor sistem tersebut
b. Kerja yang dilakukan oleh sistem
c. Energi dalam sistem
d. Perubahan suhu sistem
e. Volume awal dan akhir sistem
f. Perubahan entropi yang terjadi pada system
Jawab:
(a) q = 0 (adiabatic)
(b) ! = −# $ ∆& = −(1,01 * 10+ Pa) * 40 /0 * 5 /0 x
(c) U = q + w = 0 – 20 J = -20 J
34
6 5
5
= 20 J
∆U = 9:;, ∆<
(=) ∆< =
−20>
= −0,347 B
(2,0 0?@) * (28,8 JB C 0?@ C )
H
I
∆F = 9:;, @9 G J + 9L@9 M O
HI
N
Tf = Ti – 0,347 K = (298,15K) – (0,347 K) = 297,803 K
(e) & =
(2,0 0?@) * (0,08206 S TU0 B C ) * (298,15 B)
9L<
= +
= 4,893 S
Q
10 TU0
(e) Vf = Vi + V = 4,893 + 0,20 L = 5,093 L
Substitusikan nlai tersebut ke dalam persamaan S di atas:
297,803 B
(W) ∆F = (2,0 0?@) * (28,8 JB C 0?@ C ) * @9 G
J
298,15 B
5,093
S
J
+ (2,0 0?@) * (8,314 JB C 0?@ C ) ln G
4,893
= (0,0671 + 0,666) JK-1 = +0,60 JK-1
6. Suatu gas dinitrogen tetraoksida terurai menjadi gas nitrogen dioksida. Gas tersebut
terurai sebanyak 18,46 % pada suhu 298 K dan tekanan 760 mmHg. Bila diketahui
nilai perubahan entalpi standar reaksi di atas = + 57,2 kJmol-1 (dan nilai ini dianggap
tidak berubah terhadap perubahan temperatur), hitunglah:
g. Nilai tetapan kesetimbangan reaksi penguraian di atas pada suhu 298 K.
h. Nilai tetapan kesetimbangan reaksi pada suhu 373 K.
i. Nilai perubahan energi bebas Gibbs standar.
j. Nilai perubahan entropi standar reaksi reaksi di atas
k. Energi aktivasi reaksi penguraian di atas
l. Terjemahkan nilai-nilai Termodinamika di atas.
Jawab:
Komponen Kesetimbangan
N 2 O4
NO2
Jumlah saat kesetimbangan
(1-α)n
2αn
1−Z
1+Z
(1 − Z )Q
1+Z
2Z
1+Z
2ZQ
1+Z
Fraksi mol
Tekanan parsial
a. Dengan mengasumsikan bahwa gas adalah sempurna T[ = M \∅ O, sehingga
B=
^ _`
O
^∅
^ _
M ^`∅ aO
M
=
B =
b.
rG
4Z
4Z
=
[# = #∅ ]
b
(1 − Z )
(1 − Z )#
(4)* (0,1846)
= 0,1411
1 − (0,1846)
θ
= -RT ln K
= -(8,314 J K-1 mol-1) x (298,2 K) x ln(0,1411)
= 4,855 x 103 J mol-1
= + 4,855 kJ mol-1
c. ln K(100 f C) = ln K(25 f C) −
∆ h i∅
j
M
+ , n
ln K(100 f C) = ln (0,1411) − Mm,
K (100 oC) = 14,556
, k
−
O
lm, k
5 o pfq3r
Ox
o k3r pfq3r
(−6,739 x 10C K C ) = 2,678
= Ho - T So
Go
o
T S
= Ho - Go
∆st − ∆u t
+57,2 v> 0?@ C − 4,855 v> 0?@ C
∆F =
=
= 0,176 v> 0?@ C B C
<
298 B
d.
e. wT =
|}
|
x.qy z{G J
r
r
M C }O
~ ~
=
m,
ra,••4
O
€,rarr
r
r
M C
O
`•‚ 5ƒ5
$ z{M
= 57,127 v> 0?@ C
f. Peningkatan suhu menyebabkan pergeseran kesetimbangan sejumlah zat dalam
reaksi cukup besar. Nilai K berubah dari kurang dari 1 sampai lebih dari 1 ( < 1
sampai > 1). Nilai rGo hasil perhitungan (b) sebaiknya dibandingkan dengan
4,73 kJ mol-1.
7. Glukosa oksidase adalah suatu enzim yang mengkatalisis oksidasi glukosa. Enzim ini
sangat spesifik untuk -D-glukosa dan tidak akan bekerja pada -D-glukosa. Akan
tetapi ternyata enzim tersebut secara rutin digunakan di laboratorium klinik untuk
menentukan kadar glukosa dalam sampel darah, padahal dalam darah selalu terdapat
campuran dari -D-glukosa dan -D-glukosa. Jelaskan mengapa hal ini dapat terjadi?
Jawab:
-D-Glukosa dan -D-glukosa dalam air akan selalu berkeseimbangan.
OH
OH
O
HO
HO
O
HO
HO
OH
OH
OH
OH
β-D-glukosa
α-D-glukosa
Ketika -D-glukosa berubah menjadi asam glukonat akibat kerja enzim glukosa
oksidase, dengan sendirinya kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri, sehingga
akhirnya seluruh glukosa akan habis teroksidasi.
8. Produk apa yang dapat diharapkan dari eleminasi Hofmann suatu amina siklik seperti
piperidin? Tentukan A – D dari tahapan reaksi di bawah in.
NH 1. CH3I (berlebih)
2. Ag2O, H2O
3. Panaskan
A
H
H
N OH + B2 ?
CH3
B1 ?
H
C
D
H
Jawab:
H
A=
N
H
-
I
CH3
OH-
N
CH3
C=
H
B1 = Ag2O
B2 = AgI
N
D=
H
H
C
H
OHCH3
N + H2O
C C
H
CH3
9. Berikut adalah rute reaksi dengan pusat reaksi A sampai J, tentukan struktur dari A
sampai dengan J. (nilai setiap tahapan = 2 poin, total nilai 20 poin)
OH
CH3
CH
H
NaBH4
J
G
CH2OH
PCC
berlebih
OH OH
B
H+
I
1.J
2. H3O +
1. CH 3MgI
2. H 3O +
satu equvalen
H2C
CH 2
OH
H+
panaskan
A
Tollen's
PhNH2NH 2 berlebih
dalam H 2SO4
D
H2CrO4
E
C
Zn(Hg)
HCl
F
Jawab:
O
OH
H 3C
CH 3
XM g
C
CH
H 1.J
2. H 3 O +
H+
panaskan
I
HO
CH 3 H 2
C
HO
OH
CH 3
O
C
H
N aB H 4
G
H
1. C H 3 M gI
2. H 3 O +
O
OH
O
O
satu equvalen
H 2C
CH 2
C
CH 2 OH
H
PC C
berlebih
O
O
C
H
OH OH
H
+
B
A
PhN H 2 N H 2 berlebih
dalam H 2 SO 4
H 2O
O
O
C
NNHPh
C
OH
C
H
C
Tidak bereaksi
D sam a dengan A
H 2 CrO 4
O
N-NHPh
Tollen's
A g+
Zn(Hg)
HC l
E
OH
F
10. Diketahui rumus molekul senyawa C9H10O, mempunyai spectrum H-NMR seperti
terlihat di bawah:
Pergeseran kimia = 1,2 (triplet) , = 2,9 (kuartet). Perbandingan integrasinya adalah
2:3:2:3
3 poin
a. Ada berapa derajat ketidak jenuhan senyawa ini?
15 poin
b. Tentukan struktur molekul senyawa ini
c. Sebutkan nama reaksi dan produk reaksi antara senyawa ini dengan basa (OH-)?
2 poin
5 poin
d. Bagaimana mekanisme reaksinya
Jawab:
a. Derajat ketidak jenuhan adalah F= 9- 10/2 + 1 = 5.
Berarti senyawa ini mempunyai ikatan rangkap 5 atau 5 siklik atau kombinasinya.
b. Perbandingan integrasi 2:3:2:3 signal = 2,9 ppm (2 H ) berbentuk kuartet karena
berinteraksi dengna signal pada = 1,2 ppm (triplet), sehingga dapat disimpulkan ini
adalah CH3-CH2-X , karena signal CH2 berkisar 2,9 ppm maka diduga X adalah C=O.
Signal pada = 8,0 ppm (2 H) dan pada = 7,5 ppm (3 H) yang merupakan proton
aromatik dari benzene mono substitusi C6H5- ( F=4). Proton C6H5 terpecah menjadi
dua karena fenil terikat dengan –C=O, dengan beresonansi maka dua proton orto
pergeseran kimianya lebih besar dari proton para maupun meta. Kesimpulan struktur
senyawa ini adalah:
1.22 (trplet)
7.52
7.95
3.54 (kuartet)
7.63
7.52
7.95
Phenil etil keton
c. Reaksi ini disebut reaksi Aldol
O
d. Mekanisme reaksinya adalah
O
O
1). C6H5-C
CHCH3
OH-
NaOH
C2H5OH C6H5-C
CHCH3
H
O
O
2). C6H5-C
C6H5-C
CH2CH3
O
3). C6H5-C
O
CH2CH3
CH
6
5 -C
C6H5-C
O
CH2CH3
O
H2O
H
C C C6H5
C2H5 CH3
OH
O
C6H5-C CH C C6H5 + OHC2H5 CH3
CHCH3
Nama produk adalah: 1,3-difenil-2-metil-3-hidroksi-pentanon
Atau
1,3-difenil-2-metil-3-hidroksi-pentanon