Kimia itu Mudah: SMK Analis Kimia

Ratna dkk

KIMIA

JILID 2

SMK

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan

Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional

Hak Cipta pada Departemen Pendidikan Nasional Dilindungi Undang-undang

KIMIA

JILID 2

U nt uk SM K

Penulis : Ratna

Didik Prasetyoko

Lukman Atmaja

Irmina Kris Murwani

Hendro Juwono

Perancang Kulit : TIM

Ukuran Buku : 17,6 x 25 cm

Diterbitkan oleh

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan

Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional

Tahun 2008

RAT RATNA

k Kimia Jilid 2 untuk SMK /oleh Ratna, Didik Prasetyoko, Lukman Atmaja, Irmina Kris Murwani, Hendro Juwono ---- Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional, 2008.

viii. 236 hlm

Daftar Pustaka : A1

ISBN : 978-602-8320-45-0

KATA SAMBUTAN

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat

dan karunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat

Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal

Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen

Pendidikan Nasional, telah melaksanakan kegiatan penulisan

buku kejuruan sebagai bentuk dari kegiatan pembelian hak cipta

buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK. Karena buku-buku

pelajaran kejuruan sangat sulit di dapatkan di pasaran.

Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan

Standar Nasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk

SMK dan telah dinyatakan memenuhi syarat kelayakan untuk

digunakan dalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri

Pendidikan Nasional Nomor 45 Tahun 2008 tanggal 15 Agustus

2008.

Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya

kepada seluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak

cipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasional untuk

digunakan secara luas oleh para pendidik dan peserta didik SMK.

Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada

Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (

download

),

digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh

masyarakat. Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial

harga penjualannya harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan

oleh Pemerintah. Dengan ditayangkan

soft copy

ini diharapkan

akan lebih memudahkan bagi masyarakat khsusnya para

pendidik dan peserta didik SMK di seluruh Indonesia maupun

sekolah Indonesia yang berada di luar negeri untuk mengakses

dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar.

Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini.

Kepada para peserta didik kami ucapkan selamat belajar dan

semoga dapat memanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami

menyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya.

Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan.

iv

KATA PENGANTAR

Buku Kimia ini disusun unt uk memenuhi kebut uhan buku aj ar di Sekolah Menengah Kej uruan yang isinya didasarkan pada KTSP unt uk Sekolah Menengah Kej uruan dan t erdiri dari t eori, cont oh soal sert a lat ihan. Adapun urut an penyaj ian set iap mat eri didasarkan pada inst rumen penyusunan buku kimia yang dikeluarkan oleh BNSP. Unt uk memperkaya penget ahuan para siswa Sekolah Menengah Kej uruan, dalam buku ini j uga disaj ikan t opik yang seyogyanya dimiliki oleh para siswa t ersebut , sepert i polimer, cat , logam dan sebagainya.

Sebagai bahan acuan penyusunan buku ini, digunakan buku t eks Kimia yang digunakan oleh para siswa Sekolah Menengah At as di Inggris, Sekolah Menengah Kej uruan di Jerman sert a beberapa buku t eks Kimia Dasar yang lain.

Kami berharap, kehadiran buku ini dapat membant u siswa maupun guru dalam pembelaj aran Kimia di Sekolah Menegah Kej uruan. Tidak lupa, ucapan t erimakasih kami sampaikan pada Direkt ur Pembinaan Sekolah Menengah Kej uruan at as kepercayaan yang t elah diberikan.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR... iv

DAFTAR ISI... v

JILID 1

1

MATERI DAN WUJUDNYA ... 1

1.1

Materi... 1

1.2

Perubahan Fisika dan Kimia ... 3

1.3

Wujud Materi... 5

1.4

Hukum Keadaan Standar ... 13

1.5

Hukum Gas Ideal ... 13

2

STRUKTUR ATOM ... 23

2.1

Partikel-Partikel Dasar Atom ... 24

2.2

Nomor atom, nomor massa, isotop, isobar dan isoton32

2.3

Elektron Dalam Atom... 34

2.4

Perkembangan Model Atom ... 43

2.5

Perkembangan pengelompokan unsure... 46

2.6

Sifat periodik unsure ... 52

3

STOIKHIOMETRI... 63

3.1

Konsep mol ... 63

3.2

Penerapan Hukum Proust... 68

4

IKATAN KIMIA... 75

4.1

Elektron dan Ikatan Aturan Oktet ... 76

4.2

Ikatan Ion ... 77

4.3

Ikatan Kovalen ... 79

4.4

Polaritas Ikatan Kovalen... 81

4.5

Sifat senyawa ion dan senyawa kovalen... 83

4.6

Ikatan Kovalen Koordinat ... 83

4.7

Penyimpangan Aturan Oktet... 84

4.8

Struktur Lewis ... 84

4.9

Ikatan Logam ... 85

5

LARUTAN... 89

5.1

Pendahuluan ... 90

5.2

Larutan Elektrolit ... 91

5.3

Konsentrasi Larutan... 92

5.4

Stoikiometri Larutan ... 94

5.5

Sifat Koligatif Larutan ... 96

5.6

Hasil Kali Kelarutan... 102

5.7

Kelarutan ... 103

6

KOLOID ... 107

6.2

Pengelompokan Koloid... 109

6.3

Sifat-Sifat Koloid... 110

6.4

Koloid Liofil dan Koloid Liofob ... 112

6.5

Pemisahan Koloid ... 115

6.6

Pembuatan Kolid ... 117

7

KESETIMBANGAN... 121

7.1

Definisi ... 122

7.2

Karakteristik keadaan kesetimbangan ... 123

7.3

Macam-macam Sistem Kesetimbangan ... 124

7.4

Konstanta Kesetimbangan ... 124

7.5

Hukum Guldberg dab Wange... 125

7.6

Beberapa Hal yang Harus Diperhatikan ... 126

7.7

Azas Le Chatelier ... 128

7.8

Faktor-faktor yang Dapat Menggeser Letak

Kesetimbangan ... 130

7.9

Hubungan Antara Harga Kc Dengan Kp ... 133

7.10

Dissosialisasi ... 136

8

TERMOKIMIA... 141

8.1

Definisi ... 141

8.2

Pengukuran Energi dalam Reaksi Kimia ... 143

8.3

Panas Reaksi dan Termokimia ... 144

8.4

Entalpi (H) dan Perubahan Entalpi (

¨

H)... 146

8.5

Istilah yang Digunakan pada Perubahan Entalpi... 147

8.6

Hukum Hess mengenai jumlah panas... 148

8.7

Panas Pembentukan... 153

8.8

Keadaan Standard ... 154

8.9

Kapasitas panas dan panas spesifik ... 157

8.10

Kalorimetri ... 157

8.11

Energi Ikatan Dan Entalphi Reaksi ... 158

9

ELEKTROKIMIA... 167

9.1

Reaksi Redoks ... 168

9.2

Harga Bilangan Oksidasi ... 170

9.3

Langkah-langkah penyetaraan reaksi redoks... 170

9.4

Penyetaraan persamaan reaksi redoks ... 171

9.5

Perbedaan Oksidasi Reduksi ... 172

9.6

Sel Elektrokimia... 173

10

KINETIK KIMIA ... 193

10.1

Definisi Laju Reaksi... 194

10.2

Hukum Laju ... 196

10.3

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Kecepatan Reaksi

... 196

Reaksi yang meliput i perubahan pada int i disebut r eaksi i nt i

at au reaksi nukl i r

(nukl eus=i nt i).

11. Kimia Radiasi

Apakah sebenarnya Nuklir itu?

St andar Kompet ensi Kompet ensi Dasar

Menj elaskan kimia radiasi Menj alaskan pengaruh kimia radiasi pada makhluk hidup Menj elaskan kegunaan kimia radiasi

Tuj uan pembelaj aran

1. Menget ahui lat ar belakang penemuan zat radioakt if dan cont oh unsur-unsur zat radioakt if , sert a aplikasinya.

2. Menget ahui dan memahami macam-macam sinar radioakt if dan karakt erist iknya.

3. Menget ahui dan mempelaj ari macam-macam dan cont oh aplikasi radioisot op, sert a sumber dan pengaruh radiasinya.

Kit a t elah menget ahui bahwa at om t erdiri at as int i at om dan elekt ron-elekt ron yang beredar mengit arinya. Reaksi kimia biasa (sepert i reaksi pembakaran dan penggaraman) hanya menyangkut perubahan pada kulit at om, t erut ama elekt ron pada kulit t erluar, sedangkan int i at om t idak berubah. Reaksi yang meliput i perubahan pada int i disebut r eaksi i nt i at au reaksi nukl i r (nukl eus=i nt i).

Reaksi nuklir ada yang t erj adi secara spont an at aupun buat an. Reaksi nuklir spont an t erj adi pada int i-int i at om yang t idak st abil. Zat

Sinar X adalah suat u radiasi elekt romagnet ik yang t imbul karena bent uran

berkecepat an t inggi (yait u sinar kat oda dengan suat u mat eri (anoda)

yang mengandung int i t idak st abil ini disebut zat r adi oakt i f. Adapun reaksi nuklir t idak spont an dapat t erj adi pada int i yang st abil maupun int i yang t idak st abil. Reaksi nuklir disert ai perubahan energi berupa radiasi dan kalor. Berbagai j enis reaksi nuklir disert ai pembebasan kalor yang sangat dasyat , lebih besar dan reaksi kimia biasa.

Dewasa ini, reaksi nuklir t elah banyak digunakan unt uk t uj uan damai (bukan t uj uan milit er) baik sebagai sumber radiasi maupun sebagai sumber t enaga dan pemanf aat annya dalam bidang kesehat an. 11. 1 Penemuan Keradioaktifan

Gambar 11. 1 Radioakt if

Pada t ahun 1895, W. C. Ront gen menemukan bahwa t abung sinar kat oda menghasilkan suat u radiasi berdaya t embus t inggi yang dapat menghit amkan f ilm pot ret , walupun f ilm t ersebut t erbungkus kert as hit am. Karena belum mengenal hakekat nya, sinar ini dinamai sinar X. Ternyat a sinar X adalah suat u radiasi elekt romagnet ik yang t imbul karena bent uran berkecepat an t inggi (yait u sinar kat oda dengan suat u mat eri (anoda). Sekarang sinar X disebut j uga sinar ront gen dan digunakan unt uk rongent yait u unt uk menget ahui keadaan organ t ubuh bagian dalam.

Penemuan sinar X membuat Henr y Becguer el t ert arik unt uk menelit i zat yang bersif at f luoresensi, yait u zat yang dapat bercahaya set elah t erlebih dahulu mendapat radiasi (disinari), Becquerel menduga bahwa sinar yang dipancarkan oleh zat sepert i it u sepert i sinar X. Secara kebet ulan, Becquerel menelit i bat uan uranium. Ternyat a dugaan it u benar bahwa sinar yang dipancarkan uranium dapat menghit amkan f ilm pot ret yang masih t erbungkus kert as hit am. Akan t et api, Becqueret menemukan bahwa bat uan uranium memancarkan sinar berdaya t embus t inggi dengan sendirinya t anpa harus disinari t erlebih dahulu. Penemuan ini t erj adi pada awal bulan Maret 1986. Gej ala semacam it u, yait u pemancaran radiasi secara spont an, disebut keradioakt if an, dan zat yang bersif at radioakt if disebut zat radioakt if .

Zat radioakt if yang pert ama dit emukan adalah uranium. Pada t ahun 1898, Marie Curie bersama-sama dengan suaminya Pierre Curie menemukan dua unsur lain dari bat uan uranium yang j auh lebih akt if dari uranium. Kedua unsur it u mereka namakan masing-masing

Sinar alf a merupakan radiasi part ikel yang bermuat an posit if

polonium (berdasarkan nama Polonia, negara asal dari Marie Curie), dan radium (berasal dari kat a Lat in radiare yang berart i bersinar).

Ternyat a, banyak unsur yang secara alami bersif at radioakt if . Semua isot op yang bernomor at om diat as 83 bersif at radioakt if . Unsur yang bernomor at om 83 at au kurang mempunyai isot op yang st abil kecuali t eknesium dan promesium. Isot op

yang bersif at radioakt if disebut isot op radioakt if at au radio- isot op, sedangkan isot op yang t idak radiakt if disebut isot op st abil. Dewasa ini, radioisot op dapat j uga dibuat dari isot op st abil. Jadi disamping radioisot op alami j uga ada radioisot op buat an.

11. 2 Sinar-sinar Radioaktif

Gambar 11. 2 Sinar-sinar radioakt if

Pada t ahun 1903, Ernest Rut herf ord mengemukakan bahwa radiasi yang dipancarkan zat radioakt if dapat dibedakan at as dua j enis berdasarkan muat annya. Radiasi yang bermuat an posit if dinamai sinar alf a, dan yang bermuat an negat if diberi nama sinar bet a. Selanj ut nya Paul U. Viillard menemukan j enis sinar yang ket iga yang t idak bermuat an dan diberi nama sinar gamma.

a. Sinar alfa ( Ş )

Sinar alf a merupakan radiasi part ikel yang bermuat an posit if . Part ikel sinar alf a sama dengan int i helium -4, bermuat an +2e dan bermassa 4 sma. Part ikel alf a adalah part ikel t erberat yang dihasilkan oleh zat radioakt if . Sinar alf a dipancarkan dari int i dengan kecepat an sekit ar 1/ 10 kecepat an cahaya. Karena memiliki massa yang besar, daya t embus sinar alf a paling lemah diant ara diant ara sinar-sinar radioakt if . Diudara hanya dapat menembus beberapa cm saj a dan t idak dapat menembus kulit . Sinar alf a dapat dihent ikan oleh selembar kert as biasa. Sinar alf a segera kehilangan energinya ket ika bert abrakan dengan molekul media yang dilaluinya. Tabrakan it u mengakibat kan media yang dilaluinya mengalami ionisasi. Akhirnya part ikel alf a akan menangkap 2 elekt ron dan berubah menj adi at om

4 2

Sinar bet a merupakan radiasi part ikel bermuat an negat if

Sinar gamma adalah radiasi elekt romagnet ek berenergi t inggi, t idak bermuat an dan t idak bermassa

b. Sinar beta (ş)

Sinar bet a merupakan radiasi part ikel bermuat an negat if . Sinar bet a merupakan berkas elekt ron yang berasal dari int i at om. Part ikel bet a yang bemuat an -1e dan bermassa 1/ 836 sma. Karena sangat kecil, part ikel bet a dianggap t idak bermassa sehingga dinyat akan dengan not asi 0

-1e. Energi sinar bet a sangat bervariasi, mempunyai daya

t embus lebih besar dari sinar alf a t et api daya pengionnya lebih lemah. Sinar bet a paling energet ik dapat menempuh sampai 300 cm dalam udara kering dan dapat menembus kulit .

c. Sinar gamma ( )

Sinar gamma adalah radiasi elekt romagnet ek berenergi t inggi, t idak bermuat an dan t idak bermassa. Sinar dinyat akan dengan not asi 0₀ . Sinar gamma mempunyai daya t embus. Selain sinar alf a, bet a, gamma, zat radioakt if buat an j uga ada yang memancarkan sinar X dan sinar Posit ron. Sinar X adalah radiasi sinar elekt romagnet ik. 11. 3 Penggunaan Radioisotop

11. 3. 1 Radioisotop digunakan sebagai perunut dan sumber radiasi Dewasa ini, penggunaan radioisot op unt uk maksud-maksud damai (unt uk kesej aht eraan umat manusia) berkembang dengan pesat . Pusat list rik t enaga nuklir (PLTN) adalah salah sat u cont oh yang sangat populer. PLTN ini memanf aat kan ef ek panas yang dihasilkan reaksi int i suat u radioisot op , misalnya U-235. Selain unt uk PLTN, radioisot op j uga t elah digunakan dalam berbagai bidang misalnya indust ri, t eknik, pert anian, kedokt eran, ilmu penget ahuan, hidrologi, dan lain-lain.

Pada bab ini kit a akan membahas dua penggunaan radioisot op, yait u sebagai perunut (t racer) dan sumber radiasi. Pengunaan radioisot op sebagai perunut didasarkan pada ikat an bahwa isot op radioakt if mempunyai sif at kimia yang sama dengan isot op st abil. Jadi suat u isot op radioakt if melangsungkan reaksi kimia, yang sama sepert i isot op st abilnya. Sedangkan penggunaan radioisot op sebagai sumber radiasi didasarkan pada kenyat aan bahwa radiasi yang dihasilkan zat radioakt if dapat mempengaruhi mat eri maupun mahluk. Radiasi dapat digunakan unt uk memberi ef ek f isis: ef ek kimia, maupun ef ek biologi. Oleh karena it u, sebelum membahas pengunaan radioisot op kit a akan mengupas t erlebih dahulu t ent ang sat uan radiasi dan pengaruh radiasi t erhadap mat eri dan mahluk hidup.

11. 3. 2 Satuan radiasi

Berbagai macam sat uan digunakan unt uk menyat akan int ensit as at au j umlah radiasi bergant ung pada j enis yang diukur. 1. Curie(Ci) dan Becquerrel (Bq)

Curie dan Bequerrel adalah sat uan yang dinyat akan unt uk menyat akan keakt if an yakni j umlah disint egrasi (peluruhan) dalam sat uan wakt u. Dalam sist em sat uan SI, keakt if an dinyat akan dalam Bq. Sat u Bq sama dengan sat u disint egrasi per sekon.

1Bq = 1 dps dps = disint egrasi per sekon

Sat uan lain yang j uga biasa digunakan ialah Curie. Sat u Ci ialah keakt if an yang set ara dari 1 gram garam radium, yait u 3, 7. 1010 dps.

1Ci = 3, 7. 1010 dps = 3, 7. 1010 Bq 2. Gray (gy) dan Rad (Rd)

Gray dan Rad adalah sat uan yang digunakan unt uk menyat akan keakt if an yakni j umlah (dosis) radiasi yang diserap oleh suat u mat eri. Rad adalah singkat an dari 11 radiat ion absorbed dose. Dalam sist em sat uan SI, dosis dinyat akan dengan Gray (Gy). Sat u Gray adalah absorbsi 1 j oule per kilogram mat eri. 1 Gy = 1 J/ kg

Sat u rad adalah absorbsi 10-3 j oule energi/ gram j aringan. 1 Rd = 10-3 J/ g

Hubungan gray dengan f ad

1 Gy = 100 rd 3. Rem

Daya perusak dari sinar-sinar radioakt if t idak saj a bergant ung pada dosis t et api j uga pada j enis radiasi it u sendiri. Neut ron, sebagai cont oh, lebih berbahaya daripada sinar bet a dengan dosis dan int ensit as yang sama. Rem adalah sat uan dosis set elah memperhit ungkan pengaruh radiasi pada mahluk hidup (rem adalah singkat an dari radiat ion equivalen f or man).

11. 3. 3 Pengaruh radiasi pada materi

Radiasi menyebabkan penumpukan energi pada mat eri yang dilalui. Dampak yang dit imbulkan radiasi dapat berupa ionisasi, eksit asi, at au pemut usan ikat an kimia. Ionisasi: dalam hal ini part ikel radiasi menabrak elekt ron orbit al dari at om at au molekul zat yang dilalui sehingga t erbent uk ion posit if dan elekt ron t erion.

Eksit asi: dalam hal ini radiasi t idak menyebabkan elekt ron t erlepas dari at om at au molekul zat t et api hanya berpindah ke t ingkat energi yang lebih t inggi. Pemut usan Ikat an Kimia: radiasi yang dihasilkan oleh zat radioakt if rnempunyai energi yang dapat mernut uskan ikat an-ikat an kimia.

11. 3. 4 Pengaruh radiasi pada mahluk hidup

Gambar 11. 4 Pengaruh Radiasi pada makhluk hidup

Walaupun energi yang dit umpuk sinar radioakt if pada mahluk hidup relat if kecil t et api dapat menimbulkan pengaruh yang serius. Hal ini karena sinar radioakt if dapat mengakibat kan ionisasi, pemut usan ikat an kimia pent ing at au membent uk radikal bebas yang reakt if . Ikat an kimia pent ing misalnya ikat an pada st rukt ur DNA dalam kromosom. Perubahan yang t erj adi pada st rukt ur DNA akan dit eruskan pada sel berikut nya yang dapat mengakibat kan kelainan genet ik, kanker, dll.

Pengaruh radiasi pada manusia at au mahluk hidup j uga bergant ung pada wakt u paparan. Suat u dosis yang dit erima pada sekali paparan akan lebih berbahaya daripada bila dosis yang sama dit erima pada wakt u yang lebih lama.

Secara alami kit a mendapat radiasi dari lingkungan, misalnya radiasi sinar kosmis at au radiasi dari radioakif alam. Disamping it u, dari berbagai kegiat an sepert i diagnosa at au t erapi dengan sinar X at au radioisot op. Orang yang t inggal disekit ar inst alasi nuklir j uga mendapat radiasi lebih banyak, t et api masih dalam bat as aman.

11. 3. 5 Radioaktif sebagai perunut

Sebagai perunut , radoisot op dit ambahkan ke dalam suat u sist em unt uk mempelaj ari sist em it u, baik sist em f isika, kimia maupun

sist em biologi. Oleh karena radioisot op mempunyai sif at kimia yang sama sepert i isot op st abilnya, maka radioisot op dapat digunakan unt uk menandai suat u senyawa sehingga perpindahan perubahan senyawa it u dapat dipant au.

11. 3. 6 Bidang Kedokteran

Gambar 11. 5 Pengaruh radiokat if t erhadap lingkungan

Berbagai j enis radio isot op digunakan sebagai perunut unt uk mendet eksi (diagnosa) berbagai j enis penyakit ant ara lain: t eknesium (Tc-99), t alium-201 (Ti-201), iodin 131(1-131), nat rium-24 (Na-24), senon-133 (xe-133) dan besi (Fe-59). Tc-99 yang disunt ikkan ke dalam pembuluh darah akan diserap t erut ama oleh j aringan yang rusak pada organ t ert ent u, sepert i j ant ung, hat i dan paru-paru Sebaliknya Ti-201 t erut ama akan diserap oleh j aringan yang sehat pada organ j ant ung. Oleh karena it u, kedua isot op it u digunakan secara bersama-sama unt uk mendet eksi kerusakan j ant ung

I-131 akan diserap oleh kelenj ar gondok, hat i dan bagian-bagian t ert ent u dari ot ak. Oleh karena it u, I-131 dapat digunakan unt uk mendet eksi kerusakan pada kelenj ar gondok, hat i dan unt uk mendet eksi t umor ot ak. Larut an garam yang mengandung Na-24 disunt ikkan ke dalam pembuluh darah unt uk mendet eksi adanya

gangguan peredaran darah misalnya apakah ada penyumbat an dengan mendet eksi sinar gamma yang dipancarkan isot op Nat rium t sb.

Xe-133 digunakan unt uk mendet eksi penyakit paru-paru. P-32 unt uk penyakit mat a, t umor dan hat i. Fe-59 unt uk mempelaj ari pembent ukan sel darah merah. Kadang-kadang, radioisot op yang digunakan unt uk diagnosa, j uga digunakan unt uk t erapi yait u dengan dosis yang lebih kuat misalnya, 1-131 j uga digunakan unt uk t erapi kanker kelenj ar t iroid.

B. Bidang lndustri

Unt uk mempelaj ari pengaruh oli dan adit if pada mesin selama mesin bekerj a digunakan suat u isot op sebagai perunut , Dalam hal ini, pist on, ring dan komponen lain dari mesin dit andai dengan isot op radioakt if dari bahan yang sama.

C. Bidang hidrologi.

1. Mempelaj ari kecepat an aliran sungai.

2. Menyelidiki kebocoran pipa air bawah t anah.

D. Bidang biologis

1. Mempelaj ari keset imbangan dinamis.

2. Mempelaj ari reaksi pengest eran.

3. Mempelaj ari mekanisme reaksi f ot osint esis.

11. 3. 7 Radioisotop sebagai sumber radiasi. A. Bidang Kedokteran

Gambar 11. 6 Alat – alat kedokt eran

1) St erilisasi radiasi.

Radiasi dalam dosis t ert ent u dapat memat ikan mikroorganisme sehingga dapat digunakan unt uk st erilisasi alat

-alat kedokt eran. St erilisasi dengan cara radiasi mempunyai beberapa keunggulan j ika dibandingkan dengan st erilisasi konvensional (menggunakan bahan kimia), yait u:

a) St erilisasi radiasi lebih sempurna dalam memat ikan mikroorganisme.

b) St erilisasi radiasi t idak meninggalkan residu bahan kimia. c) Karena dikemas dulu baru dist erilkan maka alat t ersebut t idak mungkin t ercemar bakt eri lagi sampai kemasan t erbuka. Berbeda dengan cara konvensional, yait u dist eril- kan dulu baru dikemas, maka dalam proses pengemasan masih ada kemungkinan t erkena bibit penyakit .

2) Terapi t umor at au kanker.

Berbagai j enis t umor at au kanker dapat dit erapi dengan radiasi. Sebenarnya, baik sel normal maupun sel kanker dapat dirusak oleh radiasi t et api sel kanker at au t umor t ernyat a lebih sensit if (lebih mudah rusak). Oleh karena it u, sel kanker at au t umor dapat dimat ikan dengan mengarahkan radiasi secara t epat pada sel-sel kanker t ersebut .

B. Bidang pertanian

Gambar 11. 7 Pemberant asan hama

1) Pemberant asan hama dengan t eknik j ant an mandul

Radiasi dapat mengaki- bat kan ef ek biologis, misalnya hama kubis. Di laborat orium dibiakkan hama kubis dalam bent uk j umlah yang cukup banyak. Hama t ersebut lalu diradiasi sehingga serangga j ant an menj adi mandul. Set elah it u hama dilepas di daerah yang t erserang hama. Diharapkan akan t erj adi perkawinan ant ara hama set empat dengan j ant an mandul dilepas. Telur hasil perkawinan sepert i it u t idak akan menet as. Dengan demikian reproduksi hama t ersebut t erganggu dan akan mengurangi populasi.

2) Pemuliaan t anaman

Pemuliaan t anaman at au pembent ukan bibit unggul dapat dilakukan dengan menggunakan radiasi. Misalnya pemuliaan padi, bibit padi diberi radiasi dengan dosis yang bervariasi, dari dosis t erkecil yang t idak membawa pengaruh hingga dosis rendah yang memat ikan. Bij i yang sudah diradiasi it u kemudian disemaikan dan dit anam berkelompok menurut ukuran dosis radiasinya.

3) Penyimpanan makanan

Kit a menget ahui bahwa bahan makanan sepert i kent ang dan bawang j ika disimpan lama akan bert unas. Radiasi dapat menghambat pert umbuhan bahan-bahan sepert i it u. Jadi sebelum bahan t ersebut di simpan diberi radiasi dengan dosis t ert ent u sehingga t idak akan bert unas, dengan dernikian dapat disimpan lebih lama.

C. Bidang Industri

Gambar11. 8 Proses Pengelasan

Gambar 11. 9 Cacat pada Logam

1) Pemeriksaan t anpa merusak.

Radiasi sinar gamma dapat digunakan unt uk memeriksa cacat pada logam at au sambungan las, yait u dengan meronsen

bahan t ersebut . Tekhnik ini berdasarkan sif at bahwa semakin t ebal bahan yang dilalui radiasi, maka int ensit as radiasi yang dit eruskan makin berkurang, j adi dari gambar yang dibuat dapat t erlihat apakah logam merat a at au ada bagian-bagian yang berongga didalamnya. Pada bagian yang berongga it u f ilm akan lebih hit am,

2) Mengont rol ket ebalan bahan

Gambar 11. 10 Logam

Ket ebalan produk yang berupa lembaran, sepert i kert as f ilm at au lempeng logam dapat dikont rol dengan radiasi. Prinsipnya sama sepert i diat as, bahwa int ensit as radiasi yang dit eruskan bergant ung pada ket ebalan bahan yang dilalui. Det ekt or radiasi dihubungkan dengan alat penekan. Jika lembaran menj adi lebih t ebal, maka int ensit as radiasi yang dit erima det ekt or akan berkurang dan mekanisme alat akan mengat ur penekanan lebih kuat sehingga ket ebalan dapat dipert ahankan. 3) Pengawet an bahan

Gambar 11. 11 Makanan dan Minuman yang diawet kan

Radiasi j uga t elah banyak digunakan unt uk mengawet kan bahan sepert i kayu, barang-barang seni dan lain-lain. Radiasi j uga

dapat meningkat kan mut u t ekst il karena mengubah st rukt ur serat sehingga lebih kuat at au lebih baik mut u penyerapan warnanya. Berbagai j enis makanan j uga dapat diawet kan dengan dosis yang aman sehingga dapat disimpan lebih lama.

KESIMPULAN

Kimia radiasi sangat berbahaya bagi makhluk hidup karena dapat menyebabkan berbagai penyakit yang dapat menyebabkan kemat ian. namun j ika penggunaannya benar maka kimia radiasi dapat dimanf aat kan unt uk berbagai kepent ingan diant aranya dalam bidang pert anian, indust ri, kedokt eran, dll.

sinar radioakt if t erdiri dari sinar alf a ( ), sinar bet a ( ) dan sinar gamma ( ).

Latihan Soal

1. Perubahan energi dalam reaksi nuklir berupa apa? 2. Apa yang dimaksud f luoresensi?

3. Apa yang dimaksud sinar X? Apa nama lain dan kegunaan sinar X? 4. Mengapa daya t embus sinar paling lemah?

5. Sebut kan dan j elaskan 3 macam sinar radioakt if !

6. Apa dasar penggunaan radioisot op sebagai sumber radiasi dan perunut !

7. Apa yang dimaksud 1 rad dan bagaimana hubungan Gray dengan Fad?

8. Apa perbedaan ionisasi dan eksit asi?

At om karbon dapat membent uk empat ikat an kovalen

12 SENYAWA KARBON

12. 1 Dasar-dasar kimia organik

Standar Kompetensi Kompetensi Dasar Mengkomunikasikan senyawa

hidrokarbon dan kegunaanya

Mendiskripsikan kekhasan at om karbon yang membent uk senyawa hidrokarbon

Menggolongkan senyawa hidrokarbon dan t urunannya

Mendiskripsikan kegunaan senyawa hidrokarbon dalam kehidupan manusia

Tuj uan pembelaj aran

1. Mengident if ikasi unsur C, H dan O dalam senyawa karbon melalui percobaan

2. Mendiskripsikan kekhasan at om karbon dalam senyawa karbon 3. Membedakan at om C primer, sekunder, t ert ier dan kuart ener

a. Kekhasan Atom karbon

At om karbon (C) dengan nomor at om 6 mempunyai susunan elekt ron K = 2, L = 4. C mempunyai 4 elekt ron valensi dan dapat mernbent uk empat ikat an kovalen sert a dapat digambarkan dengan rumus Lewis. Sebagai cont oh, dapat dilihat molekul CH4 (met ana)

yang memiliki diagram yang cukup sederhana dibawah ini.

Gambar 12. 1

Selain it u kemampuan diat as, at om karbon j uga dapat membent uk ikat an dengan at om karbon lain unt uk membent uk rant ai karbon yang t erbuka, t erbuka bercabang dan t ert ut up. Cont oh rant ai karbon dapat digambarkan dengan rumus st rukt ur berikut :

Gambar 12. 2 Rant ai t erbuka

Gambar 12. 3 Rant ai t erbuka dan bercabang

Gambar 12. 4 Rant ai t ert ut up

Dapat lah sekarang dimengert i bahwa j umlah senyawa karbon demikian banyaknya walaupun j umlah j enis unsur pembent uknya sedikit .

Kini kit a dapat mulai membuat klasif ikasi hidrokarbon, yang merupakan senyawa yang hanya t ersusun oleh karbon dan hidrogen. Senyawa-senyawa karbon lainnya dapat dipandang sebagai t urunan dari hidrokarbon ini. Hidrokarbon dapat dibagi menj adi dua kelompok ut ama : hi dr okar bon al i f at i k dan hi dr okar bon ar omat i k. Termasuk di kelompok pert ama adalah senyawa yang berant ai lurus, berant ai cabang dan rant ai melingkar. Kelompok kedua, hi dr okar bon ar omat i k, biasanya mengandung cincin at om karbon yang sangat st abil. Berdasarkan kelipat an ikat an karbon-karbonnya, hidrokarbon alif at ik masih dapat dibedakan lagi menj adi dua sub-kelompok, yakni

hidrokarbon j enuh yang mengandung ikat an t unggal karbon-karbon, sert a hidrokarbon t ak j enuh yang mengandung paling sedikit sat u ikat an rangkap dua, at au ikat an rangkap t iga.

Karena senyawa hidro karbon t erdiri at as karbon dan hidrogen, maka salah sat u bagian dari ilmu kimia yang membahas segala sesuat u t ent ang senyawa hidrokarbon disebut ki mi a kar bon. Dulu ilmu kimia karbon disebut kimia organik, karena senyawa-senyawanya dianggap hanya dapat diperoleh dari t ubuh makhluk hidup dan t idak dapat disint esis dalam pabrik.

Pada t ahun 1928, Friedrich Wohler berhasil mensint esis urea (suat u senyawa yang t erdapat dalam air seni) dari senyawa anorganik yait u amonium sianat – dengan j alan memanaskannya.

O

| |

NH4+CNO-

o

H2N - C - NH2

Reaksi pemanasan amonium sianat oleh Wohler

Gambar 12. 5 Friedrich Wohl er

Set elah keberhasilan Wohler diket ahui, banyaklah sarj ana lain yang mencoba membuat senyawa karbon dari senyawa anorganik. Lambat laun t eori t ent ang art i hidup hilang dan orang hanya menggunakan kimia organik sebagai nama saj a t anpa disesuaikan dengan art i yang sesungguhnya. Sej ak saat it u banyak senyawa karbon berhasil disint esis dan hingga sekarang lebih dari 2 j ut a senyawa karbon dikenal orang dan t erus bert ambah set iap harinya. Apa sebabnya j umlah senyawa karbon sedemikian banyak bila dibandingkan dengan j umlah senyawa anorganik yang hanya sekit ar serat us ribuan?

Selain perbedaan j umlah yang sangat mencolok yang menyebabkan kimia karbon dibicarakan secara t ersendiri, karena memang t erdapat perbedaan yang sangat besar ant ara senyawa karbon dan senyawa anorganik sepert i yang dit uliskan pada t abel berikut .

Hidrokarbon adalah sej enis senyawa yang banyak t erdapat dialam sebagai minyak bumi. Indonesia banyak menghasilkan senyawa ini dalam bent uk minyak bumi yang mempunyai nilai ekonomi t inggi.

Senyawa hidrokarbon t erdiri dari : 1. Alkana (CnH2n+2)

2. Alkena (CnH2n)

rumus umum senyawa alkana CnH2n+2

Tabel 12. 1 Perbandingan senyawa karbon dengan senyawa anorganik

Senyawa karbon Senyawa anorganik xmembent uk ikat an kovalen

xdapat membent uk rant ai karbon

xnon elekt rolit

xreaksi berlangsung lambat xt it ik didih dan t it ik lebur rendah

xlarut dalam pelarut organik

xmembent uk ikat an ion

xt idak dapat membent uk rant ai karbon

xelekt rolit

xreaksi berlangsung cepat xt it ik didih dan t it ik lebur

t inggi

xlarut dalam pelarut pengion

1. Alkana

Gambar 12. 6

Cont oh senyawa alkana (et ana)

Hidrokarbon j enuh yang paling sederhana merupakan suat u deret senyawa yang memenuhi rumus umum CnH2n+2 yang dinamakan

alkana at au paraf in. Suku pert ama sampai dengan 14 senyawa alkana dapat kit a peroleh dengan mensubst it usikan harga n kedalam rumus t ersebut , dengan n adalah j umlah at om C yang ada. Hasil lengkapnya t ert ulis dalam Tabel 14. 2 berikut .

Tabel 12. 2 Suku pertama sampai dengan 14 senyawa alkana

Suku ke Rumus Molekul Nama Tit ik Didih (° C/ 1 at m)

Massa 1 mol dalam g

1 CH4 met ana -161 16

2 C2H6 et ana -89 30

3 C3H8 propana -44 44

4 C4H14 but ana -0. 5 58

5 C5H12 pent ana 36 72

6 C6H14 heksana 68 86

7 C7H16 hept ana 98 140

8 C8H18 okt ana 125 114

9 C9H20 nonana 151 128

Selisih ant ara suku sat u dan suku berikut nya selalu sama, yait u CH2 at au 14 sat uan massa at om, sehingga der et homol og (deret

sepancaran). Ternyat a banyak senyawa-senyawa karbon yang merupakan deret sepert i alkana sepert i yang akan kit a pelaj ari nant i. Unt uk dapat memberi nama pada suku-suku alkana, dapat dilakukan dengan memperhat ikan nama set iap suku it u dan nama umumnya (= alkana).

Umpamanya, met ana dan alkana apanya yang sama? Keduanya memiliki akhiran -ana, j adi alk- digant i dengan met - unt uk suku pert ama. Unt uk suku kedua digant i dengan et -, suku ket iga dengan pr op-, suku keempat dengan but -, mulai suku kelima dan set erusnya diberi awalan angka-angka Lat in; pent - unt uk 5, heks- unt uk 6, hept -unt uk 7, okt - unt uk 8, non- unt uk 9, dan dek- unt uk 14. Hasil penamaan sudah dapat dilihat pada t abel di at as. Kit a harus bet ul-bet ul menguasai nama-nama dari kesepuluh alkana yang sederhana ini karena akan merupakan dasar bagi penamaan senyawa-senyawa karbon lainnya.

Alkana-alkana pent ing sebagai bahan bakar dan sebagai bahan ment ah unt uk mensint esis senyawa-senyawa karbon lainnya. Sepert i disebut dimuka, alkana banyak t erdapat dalam minyak bumi, dan dapat dipisahkan menj adi bagian-bagiannya dengan dist ilasi bert ingkat . Suku pert ama sampai dengan keempat senyawa alkana (met ana sampai but ana) berwuj ud gas pada t emperat ur kamar. Met ana biasa disebut j uga gas alam yang banyak digunakan sebagai bahan bakar rumah t angga/ indust ri. Gas propana, dapat dicairkan pada t ekanan t inggi dan digunakan pula sebagai bahan bakar yang disebut LPG (liquif ied pet roleum gas). LPG dij ual dalam t angki-t angki baj a dan diedarkan ke rumah-rumah. Gas but ana lebih mudah mencair daripada propana dan digunakan sebagai "geret an" rokok. Okt ana mempunyai t it ik didih yang t empat nya berada dalam lingkungan bahan bakar mot or. Alkana-alkana yang bersuhu t inggi t erdapat dalam kerosin (minyak t anah), bahan bakar diesel, bahan pelumas, dan paraf in yang banyak digunakan unt uk membuat lilin.

Bagaimana sif at -sif at senyawa karbon yang t ermasuk dalam sat u deret homolog ? Perhat ikan Tabel 12. 2 di at as di mana t erdapat salah sat u sif at , yait u t it ik didih. Tit ik didih semakin t inggi j ika massa molekul relat if nya makin besar. Hal ini berart i bahwa pada suhu kamar, wuj udnya akan berubah dari gas ke cair kemudian padat . Kecenderungan sif at apa lagi yang dapat kit a ramalkan ?

Dalam kimia karbon adalah pant ing bagi kit a unt uk dapat menuliskan r umus mol ekul dan r umus st r ukt ur. Rumus molekul menyat akan banyaknya at om set iap unsur yang ada dalam suat u molekul. Sedangkan rumus st rukt ur (Lihat Tabel 12. 3) menggambarkan bagaimana at om-at om it u t erikat sat u sama lain. Karena at om karbon merupakan t ulang punggung dari semua senyawa karbon, maka kit a harus mampu menggambarkan rangka karbon dalam suat u molekul senyawa karbon. Set iap at om karbon dikelilingi secara t et r ahedr al oleh at om-at om yang t erikat dalam gambaran t iga dimensi, t et api biasanya molekul-molekul senyawa karbon cukup digambarkan dengan t ampilan dua dimensi saj a.

H | H-C-H

| H

Gambar 12. 7 Rumus st rukt ur met ana Tabel 12. 3 Rumus struktur beberapa senyawa alkana

Nama Formula

(rumus) Formula struktural

met ana CH4

H |

H - C - H |

H

et ana C2H6

H H

| |

H - C - C - H

| |

H H

propana C3H8

H H H | | | H - C - C - C - H

| | | H H H

but ana C4H14

H H H H | | | | H - C - C - C - C - H | | | | H H H H

Penggambaran rant ai st rukt ur senyawa ini sebenarnya mudah. Bila rant ai karbonnya panj ang at au bercabang, maka set elah kit a buat rangka at om karbonnya t inggal membubuhkan at om-at om hidrogen pada ikat an at om karbon yang masih kosong.

Cont oh : molekul but ana. Pert ama sekali, dibuat rangkanya yang t erdiri dari 4 at om karbon yang dilet akkan berdampingan. Selanj ut nya, at om-at om hidrogennya dilet akkan pada masing-masing at om karbonnya.

Bent uk but ana dalam ruang sesunggunhya adalah sepert i yang dit ampilkan oleh Gambar 12. 8

Kalau kit a membuat molekul but ana dengan molymod, t erlihat bahwa rant ai karbonnya t idak benar-benar lurus sepert i rumus st rukt urnya, karena at om karbon t et rahedral mencegah gambaran rant ai karbon lurus. Kebanyakan yang kit a t uliskan adalah rumus st rukt ur yang lebih sederhana lagi yait u:

CH3 - CH2 - CH2 - CH3 at au CH3CH2CH2CH3

Jadi asal t erbaca rant ai karbonnya, it ulah yang akan kit a gunakan selanj ut nya asal selalu ingat bahwa sesungguhnya adalah gambaran ruang.

Ciri-ciri alkana

xMerupakan hidrokarbon j enuh (alkana rant ai lurus dan siklo/ cincin alkana)

xDisebut golongan paraf in : af f init as kecil (=sedikit gaya gabung)

xSukar bereaksi

xC1 – C4 : pada Tdan P normal adalah gas xC4 – C17 : pada T dan P normal adalah cair x> C18 : pada T dan P normal adalah padat

xTit ik didih makin t inggi : t erhadap penambahan unsur C xJumlah at om C sama : yang bercabang mempunyai TD rendah xKelarut an : mudah larut dalam pelarut non polar

xBJ naik dengan penambahan j umlah unsur C xSumber ut ama gas alam dan pet rolium Pembuatan alkana

xHidrogenasi senyawa Alkena xReduksi Alkil Halida

xReduksi met al dan asam Penggunaan alkana

xMet ana : zat bakar, sint esis, dan carbon black (t int a, cat , semir, ban)

xPropana, But ana, Isobut ana : zat bakar LPG (Liquif ied Pet rolium Gases)

xPent ana, Heksana, Hept ana : sebagai pelarut pada sint esis. Tata nama alkana

Sekarang bagaimana cara memberi nama isomer but ana it u? Unt uk it u marilah kit a gunakan at uran t at a nama yang dit erbit kan IUPAC (Int er nat i onal Union of Pur e and Appl i ed Chemi st r y).

1. Rant ai karbon berurut an yang t erpanj ang dalam suat u molekul dit ent ukan sebagai rant ai induk. Carilah namanya pada t abel suku per t ama sampai dengan 14 senyawa al kana

dan let akkan di bagian belakang. Kadang-kadang rumus st rukt ur it u t idak digambarkan dengan rant ai karbon t erpanj ang dalam garis lurus.

2. Isomer bercabang diberi nama sebagai t urunan rant ai lurus di mana sat u at au beberapa at om hidrogen digant i dengan pecahan alkana. Pecahan alkana ini disebut gugus alkil, biasa diberi t anda -R (dari kat a radikal), dan mempunyai rumus umum -CnH2n+1 .

Nilai n adalah j umlah at om karbon yang ada pada senyawa t ert ent u t ersebut sedemikian hingga didapat suku-sukunya sepert i t erlihat pada t abel berikut :

Tabel 12. 4 Gugus alkil

-CnH2n+1 Rumus struktur sederhana Nama

-CH3 -CH3 Met il

-C2H5 -CH2-CH3 Et il

-C3H7 -CH2-CH2-CH3 Propil

-C4H9 -CH2-CH2-CH2-CH3 But il

Tent u kit a dapat meneruskan unt uk alkil-alkil lain, t et api unt uk gugus bercabang t ent u j arang yang berant ai panj ang. Let akkan nama gugus cabang ini di depan nama rant ai induk. Unt uk menent ukan cabang pada rant ai induk, rant ai induk it u diberi diberi nomor dari kiri at au dari kanan sehingga cabang pert ama mempunyai nomor t erkecil.

Dibawah ini adalah cont oh cara menamakan senyawa berikut : H H H H H

| | | | | H - C5 - C4 - C3 - C2 - C1 - H

| | | |

H H H H-C-H

| H

a. Menurut at uran nomor sat u, rant ai C t erpanj ang 5, j adi namanya pent ana dan kit a let akkan di bagian belakang.

b. Cabangnya adalah met il

c. Let akkan cabang it u pada at om C nomor dua dari kanan (karena kalau dari kiri menj adi nomor 4).

Kadang-kadang t erdapat lebih dari sat u cabang. Jika cabang-cabang it u sama, namanya t idak perlu disebut dua kali. Cukup diberi awalan di- , kalau 3 cabang sama awalannya t ri-, t et ra unt uk 4 cabang yang sama dan set erusnya. Ingat set iap cabang diberi sat u nomor, t idak peduli cabangnya sama at au beda.

Dibawah ini adalah cont oh penamaan yang lain. H H H H

| | | |

H- 1C - 2C - 3C - 4C - H 2, 3-dimet ilbut ana | | | |

H H-C-H H-C-H H | | H H

a. Rant ai t erpanj angnya 4, j adi dinamakan but ana b. Cabangnya adalah met il dan ada dua buah

c. Let ak cabangnya pada at om C nomor 2 dan nomor 3. Jika cabang-cabang it u berbeda, maka urut an menyebut nya adalah menurut urut an abj ad huruf pert amanya, cabang et il disebut dulu dari cabang met il.

Isomer alkana

Bagaimana kit a dapat memperoleh molekul alkana yang lebih panj ang dari molekul yang lebih pendek ? Gant ilah salah sat u at om H dari met ana dengan gugus -CH3 maka akan kit a peroleh molekul

et ana. Demikian j uga j ika kit a menggant i salah sat u at om H dari et ana dengan gugus -CH3 akan kit a peroleh propana yang rant ai

karbonnya lebih panj ang sat u lagi. Lihat berikut ini.

CH3-H digant i dengan -CH3 akan diperoleh CH3-CH3

CH3-CH2-H digant i dengan -CH3 diperoleh CH3-CH2-CH3.

Dan set erusnya.

Kit a boleh memilih salah sat u at om H yang mana saj a unt uk digant i dengan gugus -CH3 dan kit a akan memperoleh hasil

penggant ian yang sama. Kit a mengat akan bahwa set iap at om H t erikat secara ekuivalen dengan at om karbon. Tet api bila sekarang kit a akan menggant i salah sat u at om H dari propana dengan gugus -CH3 anda

akan memperoleh lebih dari sat u macam hasil, Perhat ikanlah:

CH3-CH2-CH2-H digant i dengan -CH3 diperoleh CH3-CH2-CH2-CH3

Rumus umum Senyawa alkena CnH2n

H CH3

| |

CH3-CH-CH3 digant i dengan -CH3 diperoleh CH3-CH-CH3

i sobut ana

Jelas t erlihat bahwa kedua hasil penggant ian di at as berbeda, kit a mengat akan at om H t idak lagi t erikat secara ekuivalen. At om C yang t erikat dengan sat u at om C dan 3 at om H disebut at om C primer, sedang at om C yang t erikat dengan dua at om C den dua at om H disebut at om C sekunder. Kedua hasil penggant ian it u mempunyai rumus st rukt ur yang berbeda t et api rumus molekulnya sama, perist iwa ini disebut isomer. Jadi dapat kah kit a mendef inisikan apa it u isomer ? Kedua hasil penggant ian it u adalah senyawa yang berbeda t erbukt i mempunyai sif at -sif at berbeda. Tit ik beku dan t it ik didih dari yang berant ai lurus adalah -138, 3° C dan -0, 5° C sedang yang rant ainya bercabang adalah -159° C dan -12° C. Sekarang semakin j elas t ent unya mengapa j umlah senyawa karbon it u demikian banyaknya.

2. Alkena

Gambar 12. 9

Cont oh senyawa alkena

Alkena t ergolong hidrokarbon t idak j enuh yang mengandung sat u ikat an rangkap dua ant ara dua at om C yang berurut an. Jadi rumus umumnya mempunyai 2 at om H lebih sedikit dari alkana karena it u rumus umumnya menj adi CnH2n+2-2H = CnH2n. Kekurangan j umlah

at om H pada alkena dibandingkan dengan j umlah at om H pada alkana dapat dij elaskan sebagai berikut . Perhat ikan unt uk n = 2, pada alkana adalah C2H6 sedang pada alkena adalah C2H4, bagaimana dapat

digambarkan rumus st rukt urnya? Perhat ikan cont oh berikut !

H H H H | | | | H - C - C - H berubah menj adi H - C = C - H

| | H H

Kedua at om H di bawah harus dibebaskan supaya elekt ron-elekt ron at om C yang t adinya dipakai unt uk membent uk ikat an kovalen dengan at om H dapat dialihkan unt uk membent uk ikat an kovalen dengan sesama at om karbon. Alkena mengandung sat u ikat an rangkap dua ant ara dua at om C, maka suku pert ama alkena harus mengandung dua at om C. Jadi n = 2, dan beberapa suku lain dapat Anda lihat pada t abel berikut ini.

Tabel 12. 5. Lima suku pertama alkena

Suku ke rumus st rukt ur nama

1 2 3 4 5 3 4 5 6

CH2 = CH2

CH2 = CH - CH3

CH2 = CH - CH2 - CH3

CH2 = CH - CH2 - CH2 - CH3

CH2 = CH - CH2 - CH2 -CH2 - CH3

et ena propena 1-but ena 1-pent ena 1-heksena

Nama alkena berbeda dengan alkana hanya pada bagian belakang, j adi bagian yang menunj uk pada j umlah t idak berubah. Bagaimana memberi nama alkena yang bercabang? Secara garis, besar t idak berbeda dengan cara memberi nama alkana yang bercabang, t et api pada penent uan rant ai induk yang t erpanj ang harus rant ai yang mengandung ikat an rangkap. Jadi ikat an rangkapnya diut amakan dengan nomor t erkecil. Sebagai cont oh lihat lah rumus st rukt ur berikut ini.

H H H H

| | | |

1

C = C2 - C3 - C4 - H 3-met il-1-but ena (bukan 2-met il-3-but ena)

| | |

H CH3 H

Pada alkana t idak ada bagian dari rumus st rukt urnya yang mempunyai ciri khas, sebaliknya pada alkena ada bagian dari rumus st rukt urnya yang mengandung sat u ikat an rangkap dua. Bagian ini

(-C=C-) disebut gugus f ungsional.

Suku alkena yang banya dikenal adalah et ena (et ilena) dan propena (propilena) yang merupakan bahan dasar unt uk membuat plast ik poliet ena (polit ena) dan polipropilen.

Ciri-ciri alkena

x Hidrokarbon t ak j enuh ikat an rangkap dua x Alkena = olef in (pembent uk minyak)

x Sif at f isiologis lebih akt if (sbg obat t idur) : 2-met il-2-but ena

x Sif at sama dengan Alkana, t api lebih reakt if

x Sif at -sif at : gas t ak berwarna, dapat dibakar, bau yang khas, eksplosif dalam udara (pada konsent rasi 3 – 34%) x Terdapat dalam gas bat u bara biasa pada proses

Rumus umum senyawa alkuna : CnH2n-2

x Pembuat an : pengawahidrat an et anol Penggunaan etena

x Dapat digunakan sebagai obat bius (dicampur dengan O2)

x Unt uk memasakkan buah-buahan

x Sint esis zat lain (gas alam, minyak bumi, et anol) Pembuatan alkena :

x Dehidrohalogenasi alkil halida x Dehidrasi alkohol

x Dehalogenasi dihalida x Reduksi alkuna 3. Alkuna

Alkuna merupakan deret senyawa hidrokarbon t idak j enuh yang dalam t iap molekulnya mengandung sat u ikat an rangkap 3 diant ara dua at om C yang berurut an. Unt uk membent uk ikat an rangkap 3 at au 3 ikat an kovalen diperlukan 6 elekt ron, sehingga t inggal sat u elekt ron pada t iap-t iap at om C t ersisa unt uk mengikat at om H. Jumlah at om H, yang dapat diikat berkurang dua, maka rumus umumnya menj adi

CnH2n+2 - 4H = CnH2n-2

Sepert i halnya alkena, alkuna j uga mempunyai suku pert ama dengan harga n = 2, sehingga rumus molekulnya C2H2, sedang rumus

st rukt urnya H - C = C - H. Senyawa alkuna t ersebut mempunyai nama et una at au dengan nama lazim aset ilena. Aset ilena merupakan suat u gas yang dihasilkan dari reaksi senyawa karbida dengan air dan banyak digunakan oleh t ukang las unt uk menyambung besi. Reaksinya adalah sebagai berikut :

CaC2 (s) + 2 H20 (l ) Æ C2H2 (g) + Ca(OH)2 (aq)

Tat a nama alkuna sama dengan alkana at au alkena, bagian pert ama menunj uk pada j umlah sedang bagian kedua adalah akhiran -una, t et api suku pert amanya j uga mempunyai n = 2 sepert i alkena. Et una merupakan suku alkuna sat u-sat unya yang dapat dibuat . Suku-suku alkuna lain sering diberi nama at au dianggap sebagai t urunan et una. Jadi propuna disebut met il aset ilena.

Sepert i pada alkana, suku-suku rendah pada alkena dan alkuna pun hanya mempunyai sat u rumus st rukt ur, t et api pada suku ket iga (j angan lupa harga n-nya 4) dapat kit a t uliskan lebih dari sat u rumus st rukt ur yait u ,

Tabel 12. 6 Isomer Butena

1-but ena

CH2=CH-CH2-CH3

2-but ena

CH3-CH=CH-CH3

2-met il-1-propena

CH2=C-CH3

| CH3

Tabel 12 . 7 Isomer pada butuna

1-but una

3 2

3

C

CH

CH

CH

{

2-but una

CH

₃

C

{

C

CH

₃

Jadi perist iwa isomeri t erj adi pula pada alkena dan alkuna, bahkan penyebabnya dua. Kalau pada alkana hanya pada rant ainya berbeda (disebut isomeri rant ai), pada alkena dan alkuna dapat pula disebabkan ikat an rangkapnya berpindah t empat (disebut isomeri posisi) karena it u let ak ikat an rangkap pada suku-suku alkena dan alkuna yang lebih t inggi selalu diberi nomor sepert i t erlihat di at as.

Ciri-ciri alkuna

x Hidrokarbon t ak j enuh mempunyai ikat an rangkap t iga x Sif at -sif at nya menyerupai alkena, t et api lebih reakt if x Pembuat an : CaC2 + H2O Æ C2H2 + Ca(OH)2

x Sif at -sif at :

► Suat u senyawaan endot erm, maka mudah meledak

► Suat u gas, t ak berwarna, baunya khas x Penggunaan et una :

► Pada pengelasan : dibakar dengan O2 memberi

suhu yang t inggi (± 3000o_{C), dipakai unt uk}

mengelas besi dan baj a ► Unt uk penerangan

► Unt uk sint esis senyawa lain Pembuatan alkuna

x Dehidrohalogenasi alkil halida

x Reaksi met al aset ilida dengan alkil halida primer

Beberapa hidrokarbon lain

Sepert i dikat akan dalam klasif ikasi hidrokarbon, masih banyak hidrokarbon lainnya, t et api rumus umumnya kadang-kadang sama dengan rumus umum yang ada ant ara lain rumus umum alkena. Rumus

umum alkena j uga menunj ukkan hidrokarbon siklis yang j enuh yang dikenal sebagai si kl ana (siklo-alkana) dan siklo-propana sebagai suku pert amanya mempunyai harga n = 3. Alkandiena dan siklo-alkena mempunyai rumus umum yang sama dengan alkuna. Rumus molekul C5H8 dapat merupakan pent una, isoprena (monomer dari karet alam

at au siklopent ana).

H3C - CH2 - CH2 - C - CH pent una

H2C = C - CH = CH2

| isoprena

CH3

Adalagi hidrokarbon berlingkar yang mengandung cincin segi enam, dikenal sebagai hi dr okar bon ar omat i k karena umumnya hidrokarbon ini harum baunya walaupun banyak j uga yang beracun. St rukt ur ut ama senyawa aromat ik yang menj adi dasar sif at -sif at kimianya adalah cincin benzena. Cincin benzena biasa digambarkan sebagai segi-enam berat uran dengan t iap sudut dit empat i oleh at om C yang mengikat sat u at om H dan ikat an rangkap yang berselang-seling ant ara dua at om C yang berurut an (lihat gambar di bawah ini). Gambaran ini sempat menguasai senyawa aromat ik unt uk beberapa puluh t ahun sebelum akhirnya diubah karena sif at -sif at ut ama ikat an rangkap t idak t ampak pada gambaran st rukt ur benzena sebelumnya. Hidrokarbon aromat ik banyak pula t erdapat dalam minyak bumi.

a. Alkohol

Alkohol mempunyai rumus umum R-OH. St rukt urnya serupa dengan air, t et api sat u hidrogennya digant i dengan sat u gugus alkil. Gugus f ungsi alkohol adalah gugus hidroksil, -O. Alkohol t ersusun dari unsur C, H, dan O. St rukt ur alkohol : R-OH primer, sekunder dan t ersier

Sifat fisika alkohol :

x TD alkohol > TD alkena dengan j umlah unsur C yang sama (et anol = 78oC, et ena = -88, 6oC)

x Umumnya membent uk ikat an hidrogen x Berat j enis alkohol > BJ alkena

x Alkohol rant ai pendek (met anol, et anol) larut dalam air(=polar)

Struktur Alkohol : R - OH

R-CH2-OH (R)2CH-OH (R)3C-OH

Primer sekunder t ersier

Pembuatan alkohol :

x Hidroborasi – oksidasi x Sint esis Grignard x Hidrolisis alkil halida Penggunaan alkohol :

x Met anol : pelarut , ant if reeze radiat or mobil, sint esis f ormaldehid, met ilamina, met ilklorida, met ilsalisilat , dll

x Et anol : minuman beralkohol, larut an 70 % sebagai ant isept ik, sebagai pengawet , dan sint esis et er, kolorof orm, dll.

Tatanama alkohol

Nama umum unt uk alkohol dit urunkan dari gugus alkol yang melekat pada –OH dan kemudian dit ambahkan kat a alkohol. Dalam sisit em IUAPAC, akhiran-ol menunj ukkan adanya gugus hidroksil. Cont cont oh berikut menggambarkan cont oh-cont oh penggunaan kaidah IUPAC (Nama umum dinyat akan dalam t anda kurung).

CH3OH CH3CH2OH

CH3CH2CH2OH CH3CHCH3

|

OH

b. Eter

Bagi kebanyakan orang kat a et er dikait kan dengan anest esi. Et er yang dimaksud adalah hanyalah salah sat u anggot a kelompok et er, yait u senyawa yang mempunyai dua gugus organik melekat pada at om oksigen t unggal. Rumus umum et er ialah ROR’ , yang R dan R’ -nya bisa sama at au berbeda, gugus-nya dapat berupa alkil at au aril. Pada anest esi umum kedua R-nya adalah gugus et il. CH3CH2-O- CH2

CH3.

Et er merupakan isomer at au t urunan dari alkohol (unsur H pada OH digant i oleh alkil at au aril). Et er mengandung unsur C, H, dan O.

Sifat fisika eter :

x Senyawa et er rant ai C pendek berupa cair pada suhu kamar dan TD nya naik dengan penambahan unsur C.

Methanol (metal alkohol)

Ethanol (etil alkohol)

Propanol (n-propil alkohol)

2-Propanol (isopropil alcohol)

x Et er rant ai C pendek medah larut dalam air, et er dengan rant ai panj ang sulit larut dalam air dan larut dalam pelarut organik.

x Mudah t erbakar

x Unsur C yang sama TD et er > TD alkana dan < TD alkohol (met il, n-pent il et er 140oC, n-hept ana 98oC, heksil alkohol 157oC).

Pembuatan eter :

x Sint esis Williamson

x Alkoksi mercurasi – demercurasi Penggunaan eter :

x Diet il et er : sbg obat bius umum, pelarut dari minyak, dsb.

x Et er-et er t ak j enuh : pada opersi singkat : ilmu kedokt eran gigi dan ilmu kebidanan.

Tatanama eter

Et er diberi nama berdsarkan gugus alkil at au arilnya menurut urut an abj ad, diikut i dengan kat a et er misalnya :

CH3-O-CH2CH3 CH3CH2-O- CH2CH3

Unt uk et er dengan st ukt ur kompleks, kadang-kaang diperlukan nama gugus –OR sebagai gugus alkoksi. Misalnya, dalam sist em IUPAC et er diberi nama sebagai hidrokarbon dengan subst it usi alkoksi.

CH3CHCH2CH2CH3

| OCH3

c. Aldehida dan keton

Sekarang kit a sampai pada st ukt ur dan reaksi yang menyangkut gugus f ungsi pent ing dalm kimia organik , yait u gugus

Etil metal eter

dietil eter

O CH3 O

Siklopentil metil eter

Difenil eter

O H

O C H3

2-met oksi pent ana _{Trans-2-met oksi}

karbonil, C = O. Gugus ini dimiliki oleh golongan senyawa aldehida, ket on, asam karboksilat , est er dan t urunan lainnya. Senyawa ini pent ing dalam banyak proses biologi dan merupakan mat a niaga pent ing pula.

Aldehida mempunyai paling sedikit sat u at om hidrogen melekat pada gugus karbonil. Gugus lainnya dapat berupa gugus hydrogen, alkil at au aril.

O O O O

ΠΠΠΠ- C РH at au РCHO H - C РH R - C РH Ar - C РH

Aldehid adalah suat u senyawa yang mengandung gugus karbonil (C=O) yang t erikat pada sebuah at au dua buah unsur hidrogen. Aldehid berasal dari “ alkohol dehidrogenat um“ . (cara sint esisnya). St rukt ur Aldehid : R – CHO

Ciri-ciri aldehid :

x Sif at -sif at kimia aldehid dan ket on umumnya serupa, hanya berbeda dalam deraj at nya. Unsur C kecil larut dalam air (berkurang + C).

x Merupakan senyawa polar, TD aldehid > senyawa non polar

x Sif at f isika f ormaldehid : suat u gas yang baunya sangat merangsang

x Akrolein = propanal = CH2=CH-CHO : cairan, baunya t aj am, sangat reakt if .

Contoh : Formaldehid = metanal = H-CHO

x Sif at -sif at : sat u-sat unya aldehid yang berbent uk gas pada suhu kamar, t ak berwarna, baunya t aj am, larut anya dalam H2O dari 40 % disebut f ormalin. x Penggunaan : sebagai desinf ekt ans, mengeraskan

prot ein (mengawet kan cont oh-cont oh biologik), membuat damar buat an.

Pembuatan aldehid :

x Oksidasi dari alkohol primer x Oksidasi dari met ilbenzen x Reduksi dari asam klorida

Ket on adalah suat u senyawa organik yang mempunyai sebuah gugus karbonil (C=O) t erikat pada dua gugus alkil, dua gugus aril at au sebuah alkil dan sebuah aril. Sif at -sif at sama dengan aldehid. St rukt ur: (R)2-C=O

Gugus aldehid formaldehid Aldehid alifatik Aldehid aromatik

Contoh : propanon = dimetil keton = aseton = (CH3)2-C=O x Sif at : cairan t ak berwarna, mudah menguap, pelarut

yang baik.

x Penggunaan : sebagai pelarut . Contoh lain : asetofenon = metil fenil keton

x Sif at : berhablur, t ak berwarna

x Penggunaan : sebagai hipnot ik, sebagai f enasil klorida (kloroaset of enon) dipakai sebagai gas air mat a.

Pembuatan keton

x Oksidasi dari alkohol sekunder x Asilasi Friedel-Craf t

x Reaksi asam klorida dengan organologam Tatanama aldehida dan keton

Dalam sist em IUPAC, aldehida diberi akhiran –al (berasal dari suku pert ama aldehida). Cont oh-cont ohnya adalah sebagai berikut :

Karena aldehida t elah lama dikenal, nama-nama umum masih sering digunakan. Nama-nama t ersebut dicant umkan dibawah nama IUPAC-nya. Karena nama ini sering digunakan, anda perlu j uga mempelaj arinya j uga.

Unt uk aldehida yang mempunyai subt it uen, penomoran rant ai dimulai dari karbon aldehida sebagai mana cont oh berikut :

Unt uk aldehida siklik, digunakan awalan-kar bal dehida. Aldehida aromat ik sering mempunyai nama umum.

O H C H O H C CH3 O H C

CH₃CH₂CH₂

Metanal (formaldehid) Etanal (asetaldehid) butanal (n-butiraldehid)

C H3

O

H C C H3C H2C H2

O

H C C H2

C H2

O H O H

O

C

O

C R

Dalam sist em IUPAC, ket on diberi akhiran-on (dari suku kat a t erakhir ket on). Penomoran dilakukan sehingga gugus karbonil mendapat nomor kecil. Biasanya ket on diberi nama dengan menambahkan kat a ket on set elah nama-nama gugus alkil at au arilyang melekat pada gugus karbonil. Sama halnya dengan aldehida nama umum sering digunakan. Cont ohnya adalah sebagai berikut :

d. Asam karboksilat dan turunannya

Asam organik yang paing pent ing adalah asam-asam karboksilat . Gugus f ungsinya adalah gugus karboksil, kependekan dari dua bagian yait u gugus karbonil dan hidroksil. Rumus asam karboksilat dapat dipanj angdan at au dipendekkan sepert i :

at au RCO2H at au RCOOH

H

O

C

CHO

OH

Siklopentana karbaldehida (formilsiklopentana)

salisilaldehida

(2-hidroksibenzenakarbaldehida))

C H3

O

C

C H3 C H3C H2

O

C C H₃

benzof enon (dif enil ket on)

2-but anon (et il met al ket on) O

C

C H3

O

O O

C C H3

2-met ilsiklopent anon

Ciri-ciri asam karboksilat

x Mengandung gugus COOH yang t erikat pada gugus alkil (R-COOH) maupun gugus aril (Ar-COOH)

x Kelarut an sama dengan alkohol

x Asam dengan j umlah C 1 – 4 : larut dalam air x Asam dengan j umlah C = 5 : sukar larut dalam air x Asam dengan j umlah C > 6 : t idak larut dalam air x Larut dalam pelarut organik sepert i et er, alkohol, dan

benzen

x TD asam karboksilat > TD alkohol dengan j umlah C sama.

Contoh : asam format = HCOOH

x Sif at f isika : cairan, t ak berwarna, merusak kulit , berbau t aj am, larut dalam H2O dengan sempurna.

x Penggunaan : unt uk koagulasi lat eks, penyamakkan kulit , indust ri t ekst il, dan f ungisida.

Contoh lain :asam asetat = CH3-COOH

x Sif at : cair, TL 17oC, TD 118oC, larut dalam H2O

dengan sempurna

x Penggunaan : sint esis anhidrat asam aset at , est er, garam, zat warna, zat wangi, bahan f armasi, plast ik, serat buat an, selulosa dan sebagai penambah makanan.

Pembuatan asam karboksilat x Oksidasi alkohol primer x Oksidasi alkil benzen x Carbonasi Reagen Grignard x Hidrolisin nit ril

Tatanama Asam karboksilat

Karena banyak t erdapat dialam, asam-asam karboksilat adalah golongan senyawa yang paling dulu dipelaj ari oleh kimiawan organik. Karena t idak mengherankan j ika banyak senyawa-senyawa asam mempunyai nama-nama biasa. Nama-nama ini biasanya dit urunkan dari bahasa Lat in yang menunj ukkan asalnya. Tabel 12. 8 memuat nama-nama asam berant ai lurus besert a nama IUPAC-nya. Banyak dari asam ini mula-mula dipisahkan dari lemak sehingga sering dinamakan sebagai asam-asam lemak (st rukt ur lemak secara t erinci dibahas dalam bab berikut nya). Unt uk memperoleh nama IUPAC suat u asam karboksilat (Tabel 12. 8 kolom t erakhir) diperlukan awalan kat a asam da akhiran at .

241

CH3 CH

Br

COOH

Asam-asam bersubst it usi diberi nama menurut dua cara. Dalam sisit em IUPAC, nomor rant ai dimulai dari asam karbon pembawa gugus karboksil dan subst it uen diberi nomor lokasi. Jika nama umum yang digunakan lokasi subst it uen dilambangkan dengan huruf lat in, dimulai dengan at om karbon .

Tabel 12. 8 Asam-asam Karboksilat alifatik

At om

Karbon Rumus Sumber

Nama biasa

Nama IUPAC 1 HCOOH Semut (Lat in, f

ormika)

Asam f ormat

Asam met anoat 2 CH3COOH

Cuka(Lat in, ac et um)

Asam aset at

Asam et anoat 3 CH3CH2COOH

Susu(Yunani, prot os pion=lemak pert ama) Asam propino at Asam propanoat 4 CH3(CH2)2COOH

Ment ega(Lat i n, but yrum)

Asam valerat

Asam pent anoat 5 CH3(CH2)3COOH

Akar valerian (Lat in, valere =kuat )

Asam kaproat

Asam heksanoat 6 CH3(CH2)4COOH

Domba(lat in, caper) Asam enent at Asam hept anoat 7 CH3(CH2)5COOH

Bunga anggur (Yunani, oena nt he) Asam kaprilat Asam okt anoat 8 CH3(CH2)6COOH Domba(lat in,

caper) 9 CH3(CH2)7COOH

Pelargonium (Yunani, pelar gos) Asam pelargo nat Asan nonanoat

14 CH3(CH2)8COOH Domba(lat in,

caper)

Asam kaprat

Asam dekanoat HO – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – COOH

IUPAC asam 2-bromopropanoat asam 5-hidroksipent anoat Umum asam -bromopropionat asam -hidroksivalerat

( = delt a)

Jika gugus karboksilat dihubungkan dengan cincin, akhiran karboksilat dit ambahkan pada nama induk sikloalkana.

242

Asam-asam aromat ic j uga diberi t ambahan –at pada t urunan hidrokarbon aromat iknya. Beberapa cont oh diant aranya :

Ester

Est er dit urunkan dari asam dengan menggant i gugus OH dengan gugus OR. Sif at f isika : berbent uk cair at au padat , t ak berwarna, sedikit larut dalm H2O, kebanyakan mempunyai bau yang

khas dan banyak t erdapat di alam. St rukt ut est er : R – COOR. Est er diberi nama sepert i penamaan pada garam.

COOH

CH3

COOH

COOH

Cl COOH

Asam benzoat e (asam benzanal karboksilat )

Asam o-t oluat

(asam 2-met il benzena karboksilat )

Asam p-klorobenzoat (asam 4-kl oro benzena karboksilat )

Asam 1-naf t oat (asam 1-naf t alena karboksilat )

O

O

CH3C OCH₃

O

C

OCH3 O

CH3C OCH2CH3

O

CH3C

Etil

OCH₃

O

CH2CH2CH3C

R _{C OH}

O

+ HO R' R C OR' H2O

O

+

Perhat ikan bahwa bagian R dari gugus OR disebut kan dahulu, diikut i dengan nama asam yang berakhiran –at .

Pembuatan ester :

x Reaksi alkohol dan asam karboksilat x Reaksi asam klorida at au anhidrida. Penggunaan ester :

x Sebagai pelarut , but il aset at (pelarut dalam indust ri cat ). x Sebagai zat wangi dan sari wangi.

Pembuatan ester, estrerifikasi Fischer

Jika asam karboksilat dan alkohol dan kat alis asam (biasanya HCl at au H2SO4) dipanaskan t erdapat keset imbangan dengan est er dan

air.

Proses ini dinamakan est erif ikasi f ischer, yait u berdasarkan nama Emil Fischer kimiawan organik abad 19 yang mengembangkan met ode ini. Walaupun reaksi ini adalah reaksi keset imbangan, dapat j uga digunakan unt uk membuat est er dengan hasil yang t inggi dengan menggeser keset imbangan kekanan. Hal ini dapat dicapai dengan beberapa t eknik. Jika alkohol at au asam harganya lebih murah, dapat digunakan j umlah berlebihan. Cara lain ialah dengan memisahkan est er dan/ at au air yang t erbent uk (dengan penyulingan) sehingga menggeser reaksi kekanan.

Reaksi-reaksi senyawa karbon

Reaksi senyawa karbon dapat dapat t erj adi dengan berbagai cara, sepert i reaksi subst it usi, reaksi adisi dan reaksi eliminasi.

1. Reaksi substitusi

Reaksi subst it usi at au disebut reaksi pert ukaran gugus f ungsi t erj adi saat at om at au gugus at om dari suat u senyawa karbon

digant ikan oleh at om at au gugus at om lain dari senyawa yang lain. Secara umum mekanismenya :

R – X + R’ – Y Æ R – Y + R’ - X

At om karbon uj ung suat u alkil halida mempunyai muat an posit if parsial. Karbon ini bisa rent an t erhadap (suscept ible; mudah diserang oleh) serangan oleh anion dan spesi lain apa saj a yang mempunyai sepasang elekt ron menyendiri (unshared) dalam kulit luarnya. Dihasilkan reaksi subt it usi –suat u reasi dalam mana sat u at om, ion at au gugus disubst it usikan unt uk (menggant ikan) at om, at au gugus lain.

HO- + CH3CH2 – Br Î CH3CH2 – OH + Br

-CH3O- + CH3CH2CH2 – Cl Î CH3CH2CH2 – OCH3 + Cl

-Dalam suat u reaksi subst it usi alkil halida, halida it u disebut gugus pergi (leaving group) suat u ist ilah yang berart i gugus apa saj a yang dapat digeser dari ikat annya dengan suat u at om karbon. Ion Halida merupakan gugus peri yang baik, karena ion-ion ini merupakan basa yang sangat lemah. Basa kuat sepert i misalnya OH-, bukan gugus pergi yang baik.

Spesi (spesies) yang menyerang suat u alkil halida dalam suat u reaksi subst it usi disebut nukleof il (nucleophile, “ pecint a nukleus” ), sering dilambangkan dengan Nu-. Dalam persamaan reaksi diat as, OH -dan CH3O-, adalah nukleof il. Umumnya, sebuah nukleof il aialah spesi apasaj a yang t ert arik ke suat u pusat posit if ; j adi sebuah nukleof il adalah suat u basa Lewis. Kebanyakan nukleof il adalah anion, namun beberapa molekul polar yang net ral, sepert i H2O, CH3OH dan CH3NH2

dapat j uga bert indak sebagai nukleof il. Molekul net ral ini memiliki pasangan elekt ron menyendiri, yang dapat digunakan unt uk membent uk ikat an sigma.

Lawan nukleof il ialah elekt rof il (“ pecint a elekt ron” ) sering dilambangkan dengan E+. Suat u elekt rof il ialah spesi apa saj a yang t ert arik ke suat u pusat negat if , j adi suat u elekt rof il ialah suat u asam Lewis sepert i H+ at au ZnCl2.

Beberapa reaksi substitusi

a. Reaksi alkila halida dengan basa kuat b. Reaksi alkohol dengan PCl3

c. Reaksi alkohol dengan logam Nat rium d. Reaksi klorinasi

e. Reaksi est erif ikasi (pembent ukan est er) f . Reaksi saponif ikasi (penyabunan)

2. Reaksi Adisi

Reaksi adisi t erj adi j ika senyawa karbon yang mempunyai ikat an rangkap menerima at om at au gugus at om lain sehungga ikat an

rangkap berubah menj adi ikat an t unggal. Ikat an rangkap merupakan ikat an t ak j enuh, sedangkan ikat an t unggal merupakan ikat an j enuh. Jadi, reaksi adisi t erj adi dari ikat an t ak j enuh menj adi ikat an j enuh.

Mekanismenya reaksi adisi : C = C Æ C- C

CŁ C Æ C = C Æ C – C Beberapa reaksi adisi

a. Reaksi hidrogenasi alkana

R – CH = CH – R’ + H – H Æ R – CH2 – CH2 – R’

Cont oh :

C2H5 – CH = CH – CH3 + H – H Æ C2H5 – CH - CH – CH3

2-pent ena n-pent ana

Reaksi hidrogenasi ini digunakan unt uk membuat margarin (ment ega t iruan) dari minyak yang mengandung asam lemak t ak j enuh (C = C). Minyak cair dihidrogenasi dengan bant uan kat alis Ni menghasilkan lemak padat .

a. Reaksi adisi dengan halogen

R – CH = CH – R’ + X2Æ R – CH – CH – R’

| |

X X

Reaksi adisi dengan brom digunakan unt uk membedakan senyaw alkena (C = C) dengan sikloalkana. Hal ini karena kedua senyawa mempunyai isomer f ungsional (rumus molekul sama, t et api gugus f ungsi berbeda). Pengamat an reaksinya dengan membedakan warna dari brom yait u merah coklat . Alkena dapat bereaksi dengan brom sehingga warna merah coklat dari brom hilang menj adi t idak berwarna. Akan t et api, sikloalkana t idak bereaksi dan warna merah coklat dari brom t et ap.

Alkena + brom Æ bereaksi, warna merah coklat dari brom hilang

Sikloalkana + brom t idak bereaksi, warna merah coklat dari brom t et ap.

a. Adisi dengan asam halida (HX)

R – CH = CH – R’ + H – X Æ R – CH – CH – R’ | |

H X

Dalam adisi ini at om X t erikat pada C rangkap dikiri at au dikanan akan menghasilkan senyawa yang berbeda, kecuali kalau R dengan R’ sama. Unt uk it u, ada at uran yang

(padat) n tristeari 3H

(cair)

Triolein Ni 2o

CH₃CH

Br H

CH₂ + OH- CH3CH CH2 + H2O + Br

-Cl Cl

-CH₃ C CH₃

CH₃

+ OH- CH₃ C

CH₂

CH₃

+ + H2O

menet apkan hasil ut ama dari t reaksi adisi t ersebut yang dikemukankan oleh Vlademir Markovnikov. At uran Markovnikov :

a. ikat an rangkap merupakan kumpulan elekt ron

b. gugus alkil merupakan gugus pendorong elekt ron. Alkil makin besar, daya dorong makin kuat . Urut an kekuat an alkil : - CH3 < - C2H5 < - C3H7

c. gugus elekt rongat if merupakan gugus penarik elekt ron. Makin elekt ronegat if , daya t arik elekt ron makin kuat .

3. Reaksi eliminasi

Reaksi eliminasi kebalikan dari reaksi adisi. Pada reaksi ini molekul senyawa yang berikat an t unggal (ikat an j enuh) berubah menj adi senyawa berikat an rangkap (ikat an t ak j enuh) dengan melepaskan molekul yang kecil.

Mekanismenya :

C – C Æ C = C + X – Y | |

X Y

Bila suat u alkil halida diolah dengan suat u basa kuat , dapat t erj adi suat u reaksi eliminasi. Dalam reaksi ini sebuah molekul kehilangan at om-at om at au ion-ion dari st rukt ur-st rukt urnya. Produk organik suat u reaksi eliminasi suat u alkil halida adalah suat u alkena. Dalam suat u t ipe reaksi eliminasi ini, unsur H dan X keluar dari dalam alkil halida ; oleh karena it u reaksi ini disebut reaksi dehidrohalogenasi. (awalan de- berart i “ minus” at au “ hilangnya” ).

Beberapa reaksi eliminasi

a. Reaksi dehidrogenasi (pelepasan Hidrogen) b. Reaksi dehidrasi (pelepasan air)

c. Reaksi dehidrohalogenasi

RANGKUMAN

At om karbon dengan nomor at om 6 mempunyai susunan elekt ron K = 2, L = 4, j adi mempunyai 4 elekt ron valensi dan dapat mernbent uk empat ikat an kovalen, sert a dapat digambarkan dengan rumus Lewis sebagai berikut , umpamanya unt uk CH4.

Dalam bidang kimia, hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang t erdiri dari unsur karbon (C) dan hidrogen (H). Seluruh hidrokarbon memiliki rant ai karbon dan at om-at om hidrogen yang berikat an dengan rant ai t ersebut . Ist ilah t ersebut digunakan j uga sebagai pengert ian dari hidrokarbon alif at ik. Bagian dari ilmu kimia yang membahas senyawa hidrokarbon disebut kimia karbon.

Pada dasarnya t erdapat t iga j enis hidrokarbon:

x Hidrokarbon aromat ik, mempunyai set idaknya sat u cincin aromat ik

x Hidrokarbon j enuh, j uga disebut alkana, yang t idak memiliki ikat an rangkap at au aromat ik.

x Hidrokarbon t ak j enuh, yang memiliki sat u at au lebih ikat an rangkap ant ara at om-at om karbon, yang dibagi menj adi:

¾ Alkena

¾ Alkuna

Tiap-t iap at om karbon t ersebut dapat mengikat empat at om lain at au maksimum hanya 4 buah at om hidrogen. Jumlah at om hidrogen dapat dit ent ukan dari j enis hidrokarbonnya. x Alkana: CnH2n+2

x Alkena: CnH2n

x Alkuna: CnH2n-2

x Hidrokarbon siklis: CnH2n

Latihan Soal

a. 2, 3-dimet il but ana b. 2, 2, 3-t rimet il pent ana

c. 3-et il-2, 2, 4, 6-t et ramet il okt ana

2. Buat lah st rukt ur senyawa dari 3-et il-2, 2, 4-t rimet il hept ana, kemudian t et nt ukan dan t unj ukkan at om karbon primer, skunder, t ersier dan kuart ener dari senyawa t ersebut . 3. Buat lah st rukt ur dari senyawa berikut :

a. 2-pent ena

b. 3, 4, 4-t rimet il-1-pent ena c. 3-isopropil-1-pent ena 4. Tuliskan st rukt ur dari senyawa :

a. 3-met il-1-but una b. 4, 5-dimet il-2-heksuna c. 3-met il-1-but una

5. Jelaskan bagaimana t erj adinya : a. Reaksi subst it usi

b. Reaksi adisi c. Reaksi eliminasi

6. Jelaskan cara membedakan alkena dengan sikloalkana 7. Ada suat u senyawa mempunyai rumus molekul sama, yait u

C4H14O. Tent ukan kedua senyawa t ersebut ! Bagaimana cara

Gambar.13.3 Baterai

Gambar.13.4 Pembersih Gambar.13.1 Buah

Gambar.13.2

13 ASAM, BASA DAN BUFFER

Standar Kompetensi Kompetensi Dasar

Mengkomunikasikan senyawa hidrokarbon dan kegunaanya

Mendiskripsikan kekhasan at om karbon yang membent uk senyawa hidrokarbon Menggolongkan senyawa hidrokarbon dan t urunannya Mendiskripsikan kegunaan senyawa hidrokarbon dalam kehidupan manusia

Tuj uan pembelaj aran

membedakan senyawa asam, basa, dan net ral

mengident if ikasi sif at asam dan basa dengan berbagai indikat or memperkirakan pH suat u larut an yang t idak dikenal berdasarkan hasil pengamat an t rayek perubahan warna berbagai indikat or asam dan basa

menghit ung pH larut an asam-basa kuat dan lemah memahami dan dapat menghit ung pH larut an buf f er

Sif at asam dan basa t ermasuk pokok bahasan yang pent ing dalam ilmu kimia. Dalam kehidupan sehari-hari, sif at ini dapat kit a j umpai misalnya rasa asam dari buah j eruk dan cuka. Rasa asam t ersebut berasal dari asam yang t erkandung dalam buah j eruk dan cuka, yait u asam sit rat dan asam cuka. Asam askorbat dalam vit amin C adalah zat pent ing dalam makanan kit a.

Aluminium oksida o aluminium + oksigen 2 Al2O3 o 4Al + 3O2

Dan reaksi diat as merupakan reaksi yang sangat endot ermis, banyak energi list rik yang masuk.

21. 3. 3 Ekstraksi dan Pemurnian Seng

ƒ Seng diekst raksi dari seng blende/ sphalerit e (seng sulf ide) at au calamine/ Smit hsonit e (seng karbonat ).

ƒ (1) Seng sulf ide dibakar di udara unt uk menghasilkan seng oksida.

ƒ 2ZnS(s) + 3O2(g)o 2ZnO(s) + 2SO2(g)

ƒ Cat at an: calamine dapat digunakan secara langsung dalam lelehan seng karena dalam pemanasannya akan menghasilkan seng oksida.

ZnCO3(s)o ZnO(s) + CO2(g) (dekomposisi t ermal endot ermik)

ƒ (2) Seng oksida t idak murni dapat dihilangkan dalam dua cara unt uk mengekst rak seng :

ƒ (a) Seng oksida di baker dalam smelt ing f urnace dengan karbon (bat u karang, agent pereduksi) dan limest one (unt uk menghilangkan pengot or asam). Reaksi kimia hampir sama dengan besi dari blast f urnace.

o C_(s) + O_2(g) o CO_2(g) (sangat oksidasi eksot ermik,

meningkat kan t emperat ure)

o C_(s) + CO_2(g)o 2CO_(g) (C dioksidasi, CO2 direduksi)

o ZnO_(s) + CO_(g) o Zn_(l) + CO_2(g) (seng oksida direduksi oleh CO,

Zn kehilangan O)

o At au reduksi langsung oleh karbon : ZnO_(s) + C_(s) o Zn_(l) +

CO(g) (ZnO direduksi, C dioksidasi)

o Karbon monoksida bert indak sebagai agent pereduksi yait u

menghilangkan oksigen dari oksida.

o Seng t idak murni kemudian didist ilasi f rasional dari

campuran ampas bij i dan logam lainnya sepert i t imah dan cadmium yang keluar dari pembakaran t inggi pada at mosf er yang kaya akan karbon monoksida dimana menghent ikan seng dioksidasi kembali menj adi seng oksida.

o Ampas bij i dan t imah (dengan logam lainnya sepert i

cadmium) dari dua lapisan dapat dit ahan pada dasar f urnace.

o Seng kemudian dapat dimurnikan lebih lanj ut melalui

dist ilasi f raksional ke 2 at au dengan dilarut kan ke dalam larut an asam sulf at dan dimurnikan secara elekt rolit sepert i yang digambarkan sebelumnya

Bij ih seng dan ekst raksi seng

432

ƒ (b) Tahapan yang ke dua

o (i) Dilarut kan dan dinet ralisasi dengan larut an asam sulf at

unt uk menghasilkan larut an t idak murni seng sulf at .

o ZnO_(s) + H₂SO_4(aq)o ZnSO_4(aq) + H₂O_(l)

o At au menggunakan calamine/ seng karbonat :

ƒ ZnCO3(s) + H2SO4(aq)o ZnSO4(aq) + H2O(l)+ CO2(g)

o (ii) Seng murni dihasilkan dari larut an melalui elekt rolisis.

Seng akan dapat t erendapkan pada seng murni elekt roda negat ive (kat oda) dengan j alan yang sama t embaga dapat dimurnikan. Elekt roda lainnya, harus inert , unt uk percobaan laborat orium, karbon (graf it ) dapat digunakan dan oksigen t erbent uk.

ƒ Zn2+(aq) + 2e-o Zn(s)

ƒ Proses reduksi, elect ron t erbent uk, sebagai logam seng yang t erendapkan pada elekt roda (-).

ƒ Padat an seng oksida t idak dapat digunakan secara langsung karena t idak larut dan ion harus bebas unt uk membawa arus dan pindah ke elekt roda pada bagian lain larut an.

ƒ Lebih j elasnya sist em elekt rolisis digunakan, lihat pemurnian t embaga (hanya menukar Zn unt uk Cu pada met oda/ diagrkt if )

ƒ Harap dicat at : Pada produksi indust ri seng dengan elekt rolisis (disebut elektro-winning) kat oda negat ive (-) dibuat dari aluminium (Al, dimana seng t erendapkan) dan elekt roda posit if (+) dibuat dari campuran t imah-perak (Pb-Ag, dimana oksigen t erbent uk). Kenapa elekt roda ini digunakan dalam proses elet rowinning saya t idak yakin, t et api aluminium t idak reakt if sehingga ef ekt if inert , t imah dan perak j uga memiliki keakt if an rendah, t et api

21. 3. 4 Ekstraksi Elektrolit Natrium

Nat rium, sama sepert i banyak logam reakt if lainnya, dapat diekt rak dengan elet rolisis dari lelehan klorida. Hal ini dapat dilakukan pada ‘ Sel Down’ s’ t erlihat dalam diagram.

Ion nat rium posit if berpindah menuj u elekt roda kat oda negat ive dan direduksi dengan bert ambahnya elect ron unt uk membent uk larut an at om nat rium.

Na+ + e-o Na

Ion negat ive klorida berpindah menuj u elekt rona anoda posit if dan dioksidasi dengan kehilangan elect ron membent uk molekul gas klorida.

2Cl-o Cl2 + 2e

-RINGKASAN

x Logam dapat diambil dari mineralnya melalui

elektrolisis, reduksi mineral Karbon dengan pemanasan, penggantian logam yang lebih elektronegatif atau dekomposisi dengan pemanasan.

x Pemilihan metode ekstraksi tergantung pada kebutuhan

energi selama proses, biaya dan kebutuhan logam lain sebelum digunakan.

x Hematite Fe2O3, magnetite Fe3O4 dan besi sulfida FeS

merupakan mineral-mineral besi.

x Bij ih Aluminium mengandung bauksit Al2O3. 2H2O.

x Titanium diekstraksi dari rutil TiO2 dan ilmenit FeTiO3.

LATIHAN SOAL

Pilihan unt uk mengisi t it ik :

+1 1 14 7 Na2O NaCl NaOH al kal i chl or di ngi n t i d

ak ber war na t i dak ber war na densi t as bawah l edakan l ebih cepat ber i si k f l ame t er apung t er apung hi j au hi dr ogen hi dr ogen hi dr oksi da i oni k l i t i um r endah l ebi h r endah mel el eh l ebi h ungu nat r i um l unak umum put i h Unsur-unsur dalam golongan………dalam t abel periodik dikenal sebagai logam ………. . karena dapat membent uk oksida yang dilarut kan dengan air embent uk larut an alkali.

434

Unsur t ersebut mempunyai t it ik …………rendah dan adat annya sangat . . .

Unsur golongan t ersebut bereaksi dengan non logam sepert i oksigen dan ………. membent uk senyawa yang mengandung ion logam yang bermuat an ……. .

Garam klorida ini merupakan padat an……yang dilarut kan dalam air membent uklarut an dengan pH ……. .

Oxidanya larut di dalam air membent uk larut an hidroksida dengan

pH ant ara ……… dan ……. . Logam alkali bereaksi eksot ermis dengan air melepaskan ……… dan

membent uk larut an alkali hidroksida.

Pilihan unt uk mengisi t it ik :

ai r al umi nium al umi nium bauksi t di bakar kar bon ki mi a j el aga pemekat an kr i ol i t dekomposisi di oksi da l i st r i k el kt r ol i sis eksot er mis bebas emas hemat i t t i nggi i on besi l ebi h keci l kapur l el ehan monoksi da l ebi h negat i f oksi dasi

oksi da oksi gen posi si posi t i f mur ni r eakt i f r eact i vi t y r edoks r eduksi pengambi l an di gant i kan sul f at

Kerak bumi mengandung logam dan persenyawaannya yang selalu dit emukan bercampu dengan zat lain. Mat erial padat an bahan baku yang digunakan dalam blast f urnace adalah besi yang disebut …………. . , bahan baker dan zat pereduksi . . . dan bat u kapur. Ke 4 mat erial baku adalah ………. panas (supply oksigen) dialirkan ke daam f urnace yang menyebabkan t erbent uknya …………. Dan melepaskan energi (reaksi ………. ). Pada t emperat ur t inggi dalam f urnace karbon dioksida bereaksi dengan coke at au j elaga membent uk ……….

Logam reakt if sepert i aluminium diekst rak melalui elekt rolisis. Dimana subst ansi yang dibust dari ………. dilarut kan dalam air at au…………. yan dapat t erpecah membent uk ……… melalui aliran arus.

Bahan baku unt uk memproduksi aluminium adalah ………. . yang dimurnikan dari bij ih aluminium yang disebut ……… Tembaga dapat dimurnikan melalui elekt rolisis menggunakan elekt oda posit if yang t erbuat dari t embaga ………. . dan elekt roda negat ive t embaga ………….

DAFTAR PUSTAKA

Nicholls L. , Rat clif f e, M. , (2000), Chemistry, 1st Ed. , Collins Advanced Modular Sciences, London.

Rat clif f , B. , Eccles, H. , Johnson D. , Nicholson, J. , Raf f an, J. (2002), Chemistry 1, 2nd Ed. , Cambridge Advances, Sciences, Cambridges Universit y Press, Cambridge.

Rat clif f , B. , Eccles, H. , (2001), Chemistry 2, 1st Ed. , Cambridge Advances, Sciences, Cambridges Universit y Press, Cambridge.

Brown, L. S. , Holme, T. A. , (2006), Chemistry for

Engineering Students, Thomson Books/ Cole,

Canada.