FINAL Bahan Ajar Presentasi Kimia Umum

KIMIA UMUM KELAS B 2015
Departemen Teknik Kimia FT UGM

Daftar Isi
(tekan ctrl + klik materi yang ingin dituju untuk pencarian lebih cepat)
Daftar Isi.......................................................................................................................................................................................1
Konduktivitas Si, As, dan B.........................................................................................................................................................4
RINGKASAN MATERI..........................................................................................................................................................4
Serba-serbi konfigurasi elektron..............................................................................................................................................4
SEMIKONDUKTOR...............................................................................................................................................................4
PERTANYAAN.......................................................................................................................................................................7
Mengubah Grafit menjadi Intan...................................................................................................................................................9
RINGKASAN MATERI..........................................................................................................................................................9
IKATAN KIMIA......................................................................................................................................................................9
KONFIGURASI ELEKTRON.................................................................................................................................................9
ORBITAL MOLEKUL............................................................................................................................................................9
ORBITAL HIBRIDA.............................................................................................................................................................10
TERMODINAMIKA DAN KINETIKA REAKSI................................................................................................................11
DARI GRAFIT MENJADI INTAN.......................................................................................................................................11
PERTANYAAN.....................................................................................................................................................................12
PLTN..........................................................................................................................................................................................16

RINGKASAN MATERI........................................................................................................................................................16
RADIOAKTIVITAS..............................................................................................................................................................16
Reaksi fusi..............................................................................................................................................................................16
Reaksi fisi...............................................................................................................................................................................17
PLTN......................................................................................................................................................................................18
PERTANYAAN.....................................................................................................................................................................20
Konversi minyak tanah ke LPG.................................................................................................................................................23
RINGKASAN MATERI........................................................................................................................................................23
Hidrokarbon............................................................................................................................................................................23
Reaksi Reduksi-Oksidasi (redoks).........................................................................................................................................23
Biloks......................................................................................................................................................................................24
Panas reaksi............................................................................................................................................................................24
Minyak bumi, gas alam dan minyak tanah............................................................................................................................25
LPG.........................................................................................................................................................................................26
Kerosin....................................................................................................................................................................................26
Masa lalu.................................................................................................................................................................................26
Biofuel....................................................................................................................................................................................26
PERTANYAAN.....................................................................................................................................................................27
Pencampuran minyak tanah dalam bensin.................................................................................................................................30
1

RINGKASAN MATERI........................................................................................................................................................30
Alkohol...................................................................................................................................................................................30
POLARITAS..........................................................................................................................................................................30
LIKE DISOLVE LIKE...........................................................................................................................................................30
KELARUTAN........................................................................................................................................................................30
PENCAMPURAN MINYAK TANAH DAN BENSIN........................................................................................................30
BIODIESEL...........................................................................................................................................................................32
Gasohol...................................................................................................................................................................................32
PERTANYAAN.....................................................................................................................................................................33
Larutan........................................................................................................................................................................................35
RINGKASAN MATERI........................................................................................................................................................35
Larutan....................................................................................................................................................................................35
Larutan Ideal...........................................................................................................................................................................35
Ciri-ciri larutan ideal..............................................................................................................................................................35
Ciri-ciri larutan NON –ideal..................................................................................................................................................37
Macam macam larutan non ideal...........................................................................................................................................37
Proses pembentukan Larutan.................................................................................................................................................38
Distilasi...................................................................................................................................................................................39
Azeotrop.................................................................................................................................................................................40

Kesimpulan.............................................................................................................................................................................41
PERTANYAAN DISKUSI....................................................................................................................................................42
Sifat Koligatif Kelarutan............................................................................................................................................................44
RINGKASAN MATERI........................................................................................................................................................44
Definisi Sifat Koligatif...........................................................................................................................................................44
Konsentrasi larutan.................................................................................................................................................................44
Sifat koligatif larutan non-elektrolit.......................................................................................................................................45
Sifat Koligatif Larutan Elektrolit...........................................................................................................................................48
Fasa.........................................................................................................................................................................................49
Pembahasan Studi Kasus........................................................................................................................................................49
PERTANYAAN DISKUSI....................................................................................................................................................50
KINETIKA REAKSI..................................................................................................................................................................54
Ringkasan Materi...................................................................................................................................................................54
Laju reaksi..............................................................................................................................................................................54
KESETIMBANGAN KIMIA................................................................................................................................................57
Jawaban studi kasus................................................................................................................................................................60
PERTANYAAN DISKUSI....................................................................................................................................................61
ELEKTROKIMIA......................................................................................................................................................................64
Ringkasan Materi...................................................................................................................................................................64
Pengantar Reaksi Redoks.......................................................................................................................................................64

2

Elektroda.................................................................................................................................................................................64
Elektrolit.................................................................................................................................................................................65
Elektrokimia...........................................................................................................................................................................65
Sejarah perkembangan baterai...............................................................................................................................................68
Fuel Cell.................................................................................................................................................................................69
Kelebihan dan kekurangan fuel cell.......................................................................................................................................70
Studi kasus..............................................................................................................................................................................71
Pertanyaan Diskusi.................................................................................................................................................................72
EURO-2......................................................................................................................................................................................75
Ringkasan Materi...................................................................................................................................................................75
Standar euro............................................................................................................................................................................75
Standar euro-2........................................................................................................................................................................75
Perbandingan Standar Euro 1-6..............................................................................................................................................75
Biofuel vs Fuel.......................................................................................................................................................................76
EMISI KENDARAAN...........................................................................................................................................................77
Perbedaan emisi gasohol dan bensin......................................................................................................................................78
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs)..........................................................................................................................81
Pembahasan studi kasus:........................................................................................................................................................82

Pertanyaan Diskusi.................................................................................................................................................................83

3

Konduktivitas Si, As, dan B
RINGKASAN MATERI
Rumusan Masalah: Untuk meningkatkan daya hantar semikonduktor Si, kepadanya didoping dengan arsenik
atau boron. Apa dasarnya?
Pokok Bahasan: orbital atom, konfigurasi elektron dalam atom, jejari atom, elektronegativitas dan potensial
ionisasi, konduktansi
Referensi: internet, buku Chemistry The Molecular Nature of Matter by Jespersen, Brady & Hyslop (6 th edition)
halaman 453-455
Serba-serbi konfigurasi elektron
 Orbital atom  tempat di suatu atom yang memungkinkan ditemukannya electron
 Sementara konfigurasi electron adalah gambaran penyebaran electron yang paling mungkin ke dalam orbitalorbital kulit electron, atau cara pengaturan electron ke dalam orbital pada kulit-kulitnya.
 Si : [Ne] 3s2 3p2
 B: [He] 2s2 2p1
 As: [Ar] 3d10 4s2 4p3
 Jejari atom  jarak dari pusat inti atom, ke kulit terluar dari atom tersebut
 Pada tabel periodic, semakin ke kanan semakin tinggi golongan, semakin sedikit kulit eletkron sehingga jarijari atom semakin kecil. Semakin ke bawah, semakin besar periode, semakin banyak kulit electron

sehingga semakin besar jari-jari atomnya.;

Jejari (pm)

Silikon (Si)

Boron (B)

Arsenik
(As)

111

192

185

 Elektronegativitas kecenderungan atom untuk menangkap /menerima/menarik electron dari kulit terluarnya.
Pada tabel periodic, semakin ke bawah, semakin tinggi periode, elektronegativitas semakin kecil. Semakin ke
kanan, semakin tinggi golongan semakin tinggi elektronegativitasnya.

Elektronegativitas
(Skala Pauling)

Silikon (Si)

Boron (B)

Arsenik
(As)

1,90

2,04

2,18

 Energy potensial ionisasi/energy ionisasi adalah energi potensial minimal yang diserap oleh atom agar
electron pada orbital terluar dapat terpisah secara sempurna.

Potensial Ionisasi

Silikon (Si)

Boron (B)

Arsenik
(As)

786,5

800,6

947,0

 Konduktansi, kemampuan suatu atom untuk menghantarkan arus listrik.

Konduktansi (300K)

Silikon (Si)

Boron (B)

Arsenik
(As)

149

27,4

50,2

SEMIKONDUKTOR
 Semikonduktor = bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara konduktor dan isolator. Tipe
semikonduktor ada dua, yaitu intrinsic dan ekstrinsik. Intrinsic yaitu yang membawa sifat konduktivitas suatu
atom dan ektstrinsik yaitu berupa pengotor yang menguatkan sifat konduktivitas tersebut.
 Kegunaan semikonduktor adalah sebagai bahan dari transistor, dioda, sel surya dan Light-Emitting Diode
(LED)
 Salah satu dari sifat semikonduktor adalah konduktivitas elektriknya meningkat seiring meningkatnya suhu.
Hal ini terjadi karena ketika suhunya naik, jumlah elektron dengan cukup energi untuk mendiami pita

konduksi juga meningkat.
4

 Silikon sebagai semikonduktor:
o Sebagai unsur kedua paling melimpah di kerak bumi (sekitar 25% massa) setelah oksigen.
o Memiliki sifat yang unik pada struktur elektroniknya. Setiap unsur ini memiliki 4 elektron valensi. Sifat
tersebut memungkinkan silikon membentuk kristal dengan keunggulan tertentu yang dapat dimanfaatkan
dalam peralatan elektronik.
o Pada silikon, bentuk kristalnya keperakan dan tampak seperti material logam. Meskipun silikon tampak
seperti logam, namun pada dasarnya silikon bukanlah konduktor yang baik.
 Arsen dan boron dapat digunakan sebagai doping pada semikonduktor silikon.
 Doping adalah sebuah proses di mana sejumlah kecil atom zat pengotor (impurities) menggantikan beberapa
atom silikon di dalam kristal. Doping adalah metode untuk meningkatkan konduktansi semikonduktor dengan
menambahkan dopant sehingga membuatnya impure.
Syarat doping:
o Memiliki kemiripan jari-jari
o Memiliki jumlah elektron valensi berbeda, biasanya selisih satu
 Ada 2 jenis semikonduktor, yaitu semikonduktor tipe p dan tipe n.
1) Semikonduktor Tipe P
Diperoleh dengan cara mendoping atom-atom yang bervalensi lebih rendah ke dalam semikonduktor.

Penambahan pengotor bervalensi tiga seperti B (akseptor elektron) ke dalam semikonduktor intrinsik (Si)
menghasilkan defisiensi elektron valensi yang disebut ‘hole’ (bermuatan positif).

5

2) Semikonduktor Tipe N
Diperoleh dengan cara mendoping atom-atom bervalensi lebih tinggi ke dalam semikonduktor.
Penambahan pengotor bervalensi lima seperti As menyumbangkan elektron bebas (donor free elektron).

6

PERTANYAAN
1. Sifat konduktifitas semikonduktor bisa hilang atau tidak?
Sifat konduktifitas suatu semikonduktor tidak dapat dihilangkan begitu saja, karena sifat itu merupakan sifat
bawaan dari atom itu sendiri atau susunan atom itu. Tetapi, sifat konduktifitas semikonduktor dapat dikurangi
atau ditambah dengan beberapa cara. Contohnya untuk menambah konduktansi semikonduktor dapat
dilakukan dengan meningkatkan temperatur semikonduktor, dan juga memberikan pengotor. Dan untuk
mengurang konduktansi semikonduktor dapat dilakukan dengan menurunkan suhu semikonduktor tersebut.
2. Bagaimana mengetahui besar kecil energi ionisasi, apakah ada hubungannya dengan jejari atom?
Energi ionisasi adalah energi minimal yang dibutuhkan suatu atom untuk melepaskan satu elektron pada kulit
terluarnya, sehingga seakin kecil energi ionisasi yang dimiiki oleh suatu atom maka semakin besar jari-jari
atom tersebut. Dengan semakin besarnya jari-jari suatu atom maka gaya terik menarik atau interaksi antara
inti atom dengan elektron semakin kecil.
3. Lebih tinggi mana semikonduktifitas type-p dan type-n ?
Semikonduktor ekstrinsik type-p dan type-n tidak begitu dilihat perbedaan konduktifitasnya, karena keduanya
sama sama lebih besar dibanding konduktifitas semikonduktor initrinsik (murni). Referensi lebih jauh, yang
mempengaruhi konduktansi adalah mobilitas elektron dan juga hole elektron yang terbentuk dengan adanya
pengotor. Kedua hal tersebut hampr sama karena kedunya mampu meningkatkan konduktifitas
semikonduktor.
4. Penerapan secara nyata dari semikonduktor Si ?
Biasa dipakai sebagai elemen dasar dalam komponen elektronika seperti dioda, transistor, IC (Integrated
Circuit), sel surya, dan light-emmiting diode (LED). Selain itu semikonduktor Si digunakan dalam chip
komputer, chip senjata kemiliteran yang berkualitas sangat baik berupa semikonduktor Si dengan kemurnian
tinggi.
5. Apa alasan untuk lebih memilih menggunakan semikonduktor dibandingkan konduktor ?
Semikonduktor lebih memungkinkan untuk dilakukannya pengaturan seberapa cepat dan jumlah arus yang
mengalir pada suatu perangkat elektronik. Jika menggunakan konduktor, maka arus listrik akan mengalir
begitu saja tanpa ada pengaturan jumlah dan kecepatan yang dibutuhkan oleh perangkat. Selain itu,
semikondutor juga memiliki kelebihan yaitu konduktansi dari semi konduktor akan meningkat sesuai dengan
peningkatan suhu dan juga semikonduktor lebih stabil. Sedangkan konduktor akan mengalami penurunan
kemampuan dalam menghantarkan listrik saat terjadi peningkatan suhu.
6. Seperti yang dikatakan sebelumnya, ikatan Si adalah kovalen lemah sehingga mudah melepaskan
elektron. Lalu, titik lelehnya rendah. Apa benar demikian? Padahal yang saya tahu titik leleh dari
silikon itu tinggi.
Sebelumnya kami meminta maaf kalau kami salah menjelaskan pernyataan itu sebelumnya. Silikon memiliki
titik leleh yang tinggi, yaitu 1.687 K atau 1.414 0C atau 2.577 0F. Silikon merupakan unsur yang tidak reaktif
secara kimia (inert), tetapi dapat terserang oleh halogen dan alkali. Kebanyakan asam, kecuali hidrofluorik
tidak memiliki pengaruh pada silikon. Silikon memiliki titik leleh yang tinggi karena semua atom silikon
memiliki ikatan kovalen yang sangat kuat. Bahkan silikon dapat membentuk struktur ikatan kovalen raksasa.
Silikon memiliki struktur kisi (pola geometris molekul) yang besar, di mana setiap atom silikon berikatan
secara kovalen ke empat atom silikon lain dalam tatanan bentuk strukturnya tetrahedral. Di samping itu,
untuk mematahkan ikatan senyawa silikon dengan unsur lain (misalkan SiO 2), perlu energi yang cukup
tinggi.
7. Jika semikonduktor tipe-N dipanaskan, maka elektron akan menjauh. Sehingga, elektron keluar dari
Si saat dipanaskan, lalu bagaimana jika didinginkan?
Jika didinginkan tentu e- akan tetap berada pada orbitnya. Karena perpindahan dari elektron dipengaruhi oleh
energi yang diterima. Elektron membutuhkan energi untuk bisa berpindah dari lintasan satu ke lintasan yang
lain yang lebih tinggi. Energi itulah yang nantinya akan dihantarkan oleh elektron ketika elektron keluar dari
orbitnya. Karena sifat konduktansi hanya bisa terjadi ketika mendapat rangsangan panas.
8. Doping B dan As itu seperti “kawin paksa”, lalu bagaimana caranya agar B dan As bisa dimasukkan
ke dalamnya?
Dengan cara dipanaskan, kita memutus ikatan antaratom, dan ketika dicampur dengan B atau As, lalu
didinginkan, mereka akan membentuk ikatan baru.
9. Kalau diberi doping, berapa persen kenaikannya?
7

Mengenai persentase dan angka persentase kenaikan setelah menggunakan doping, kelompok kami belum
menemukan data yang akurat.
10. Doping dilakukan menggunakan elektron valensi yang berbeda 1 jumlah, misal As dan B. Apa
efeknya jika elektron valensinya berbeda 2 jumlah, seperti menggunakan unsur di gol II A dan VI A?
Syarat untuk menjadi doping sendiri haruslah memiliki kemiripan dengan kumpulan atom yang akan
didoping (Si). Tentu jika berbeda sangat jauh akan sangat susah dalam membentuk ikatan. As dan B
digunakan sebagai doping karena dari berbagai aspek memiliki kemiripan yang tinggi dengan silikon.
11. Elektron berpindah-pindah sehingga ada percepatannya dan ada kecepatan hanyut elektron.
Sehingga ada probabilitas untuk membentuk elektron, dan pada akhirnya energi kinetiknya sama
dengan nol. Lalu, bagaimana caranya agar bisa pindah lagi? Padahal energi kinetiknya sudah nol.
Energi kinetik untuk elektron berpindah didapatkan dari energi listrik yang mengalir melewati konduktor
tersebut; jadi jika tidak dialiri listrik, elektron tidak akan berpindah, tetapi jika dialiri listrik maka elektron
akan berpindah terus menerus.

12. Seberapa jauh hubungan antara orbital dengan titik leleh?

Berdasarkan Tabel 4.1 di atas, kenaikan titik leleh mencapai maksimum pada golongan VB (vanadium) dan
VIB (kromium). Hal itu disebabkan oleh kekuatan ikatan antaratom logam, khususnya bergantung pada
jumlah elektron yang tidak berpasangan di dalam subkulit d. Pada awal periode unsur transisi, terdapat satu
elektron pada orbital d yang tidak berpasangan. Jumlah elektron pada orbital d yang tidak berpasangan
meningkat sampai dengan golongan VIB dan VIIB, setelah itu elektron pada orbital d mulai berpasangan
sehingga titik didih dan titik leleh turun.
13. Apa aplikasi nyata dari penggunaan doping itu sendiri?
Aplikasinya digunakan seperti untuk membuat semikonduktor silikon itu sendiri. Kegunaan semikonduktor
silikon antara lain pembuatan transistor, dioda, sel surya, LED, dan lain-lain.
14. Boron mengambil elektron karena kosongnya Si. Lalu mengambil Si yang jauh. Mengapa tidak
mengambil Si yang dekat saja?
Tentu untuk melepaskan elektron dari ikatan Si untuk berpindah ke B dibutuhkan energi. Ketika elektron
dari salah satu Si mendapat energi yang cukup, maka bisa terlepas dan akhirnya berpindah ke B, dan pada
umumnya memang elektron yang paling dekat dengan lubang (incomplete bond)-lah yang akan dimasuki
elektron.
15. Pada awalnya, Si adalah kovalen raksasa. Lalu, bagaimana caranya agar As atau B bisa masuk ke
dalam kovalen raksasa tersebut?
Memang ikatan Si adalah dalam keadaan kovalen raksasa. Karena hal itu, maka Si tersebut perlu dicairkan
terlebih dahulu agar As dan B dapat masuk ke dalam ikatan kovalen raksasa tersebut. Jika molekul tersebut
dicairkan, maka ikatan antaratom tersebut menjadi renggang, sehingga atom As atau B bisa dimasukkan ke
dalamnya.

8

Mengubah Grafit menjadi Intan
RINGKASAN MATERI
Rumusan Masalah: Untuk menjadi milyuner, seseorang berencana membuat intan dari grafit. Apa dasarnya?
Pokok Bahasan: ikatan kimia, konfigurasi elektron pada molekul, orbital molekul, orbital hibrida, pendahuluan
kinetika dan termodinamika
IKATAN KIMIA
 Ikatan kimia adalah gaya tarik menarik yang kuat antara atom-atom tertentu
 Bergabung membentuk molekul atau gabungan ion-ion sehingga keadaannya menjadi lebih stabil
 Dua atom atau lebih dapat membentuk suatu molekul melalui ikatan kimia.
 Ikatan kimia terjadi karena penggabungan atom-atom, yang membentukmolekul senyawa yang sesuai dengan
aturan oktet.
 Ikatan primer adalah ikatan kimia dimana ikatan gaya antar atomnya relatif besar. Terdiri atas ikatan ion,
kovalen dan logam.
 Ikatan sekunder atau biasa disebut dengan gaya Tarik antar molekul adalah gaya yang timbul dari dipol atom/
molekul. Terdiri atas gaya London/dispersi, gaya van der waals dan ikatan hydrogen.
KONFIGURASI ELEKTRON
 Dalam molekul, konfigurasi elektronnya semakin rumit. Masing-masing molekul memiliki struktur orbital
yang
berbeda.
Orbital
molekul
ditandai
berdasarkan
simetrinya.
Misalnya
O2ditulis
1σg2 1σu2 2σg2 2σu2 3σg2 1πu4 1πg2, atau setara dengan 1σg2 1σu2 2σg2 2σu2 1πu43σg2 1πg2. Istilah
1πg2 mewakili dua elektron di dalam dua turunan orbital ke-π* (antibonding). Berdasarkan aturan Hund,
elektron tersebut memiliki putaran paralel dalam keadaan dasar, dan dioksigen memiliki momen magnetik
(disebut paramagnetik). Penjabaran dari paramagnetisme pada dioksigen adalah penemuan besar dalam teori
orbital molekul.
 Konfigurasi elektron dari molekul poliatomik dapat berubah tanpa penyerapan atau pelepasan foton melalui
sambungan bergetar.

ORBITAL MOLEKUL
 Adalah hasil tumpang tindih dan penggabungan orbital atomik pada molekul. Jumlah molekuler yang
bergabung sama dengan orbital atomik yang bergabung.
 Bila 2 atom yang bergabung masing – masing menyediakan 1 orbital atomik, maka dihasilkan 2 orbital
molekuler. Salah satu adalah kombinasi jumlah kedua orbital atomik yang saling menguatkan dan lainnya
kombinasi kurangan yang saling meniadakan.
 Kombinasi jumlahan menghasilkan orbital molekuler ikat (bonding) yang energinya lebh rendah dan
kombinasi kurangan menghasilkan orbital molekuler anti ikat (anti bonding).
 Perbedaan itu dapat dipahami apabila kita mengingat sifat gelombang pada elektron. Gelombang dapat
berinterferensi konstruktif yang memperbesar amplitudo dan interferensi destruktif yang meniadakan
amplitudo.

9

ORBITAL HIBRIDA
 Hibridisasi konsep pencampuran orbital atom menjadi orbital hibrida yang sesuai dengan pasangan electron
untuk membentuk ikatan kimia. Orbital hibrida biasanya mempeunyai perbedaan energy dan bentuk.

10

TERMODINAMIKA DAN KINETIKA REAKSI
 Kinetika kimia/reaksi mempelajari suatu perubahan laju reaksi dalam suatu reaksi kimia, sementara
 Termodinamika
(bahasa
Yunani: thermos =
'panas'
and dynamic =
'perubahan')
adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses.
DARI GRAFIT MENJADI INTAN
 Intan dan grafit merupakan alotrop karbon.
 ALOTROP adalah bentuk dari unsur kimia yang berbeda pada tingkat molekuler. Alotrop dari unsur Carbon
(C) selain intan dan grafit adalah fullerene danKarbon amorf (batu bara, arang dan jelaga).
 Karbon (C), nomor atom 6, golongan IVA, periode 2, termasuk blok p. Konfigurasi elektron = 1s 2 2s2 2p2,
memiliki 4 elektron valensi.
 Intan
o Alotrop karbon yang memiliki nilai ekonomi yang tinggi
o Mineral alami yang paling keras dengan kekerasan 10 Mohs
o Bersifat isolator listrik
o Dapat menyerap panas dengan sangat baik
o Ikatan kovalen karbon-karbon yang terbentuk pada struktur intan sangat kuat bahkan lebih kuat dari ikatan
ionic
o Proses pembentukan terjadi pada kedalaman sekitar 140 km sampai 190 km pada tekanan sekitar 5 giga
pascal dengan suhu sekitar 1200 derajat Celsius (2200 derajat Fahrenheit)
o Kegunaan:
 Sebagai penyerap panas pada alat elektronik. Suhu intan dapat dijaga relatif konstan sehingga peralatan
tersebut dapat berfungsi secara normal
 Sebagai alat pemotong, pengasah dan mata bor
 Sebagai perhiasan
 Grafit
o Karbon yang terkena kondisi tekanan normal
o Allotrop paling stabil dalam tekanan normal
o Dapat menghantarkan panas dengan baik
o Bersifat konduktor listrik
o Memiliki titik leleh tinggi
o Memiliki sifat lunak, ringan, dan licin
o Tidak larut dalam air dan pelarut organik
o Memiliki massa jenis yang lebih kecil daripada intan
o Kegunaan:
 Digunakan pada pensil setelah dicampur tanah liat
 Digunakan sebagai pelumas
 Digunakan sebagai anoda pada baterai (sel Leclanche) dan sebagai elektroda pada sel elektrolisis
 apabila diberi panas dan tekanan tinggi berubah menjadi berlian/intan
 Perbedaan antara intan dan grafit
11

Aspek Pembeda

Intan

Grafit

Struktur molekul

 Masing-masing atom karbon
berikatan kovalen dengan 4 atom
karbon lainnya.
 Merupakan struktur kovalen yang
sangat besar.
 Susunan tetrahedral, rapat.
 Panjang setiap ikatan karbon adalah
0,154 nanometer

Masing-masing atom karbon
berikatan kovalen dengan 3 atom
karbon lainnya.
Merupakan struktur kovalen yang
sangat besar.
Susunan heksagonal berlapis,
renggang, bisa bergeser antara satu
lapis dengan lapisan yang lain.
Pada setiap karbon nya masih
terdapat 1 elektron bebas

Hibridisasi

sp3

sp2

Tingkat kekerasan

Sangat keras, kerapatan = 3,51 g/cm3

Lebih lembut/lunak, kerapatan = 2,22 g/
cm3

Titik leleh

3.550 °C

3.652-3.697 °C

Titik didih

4.827 °C

4.200 °C

Sifat penghantar
Isolator
Konduktor
listrik
 Pembuatan intan dari grafit
o Intan dapat dibuat dari grafit dengan suhu dan tekanan yang sangat tinggi. Prosesnya dapat dilakukan pada
suhu >2000 derajat Celsius dan tekanan hingga 5.5 GPa
o Proses HPHT (High Pressure High Temperature)
Proses pembuatan intan membutuhkan suhu dan tekanan yang sangat tinggi (secara natural terjadi di perut
bumi), sehingga pembuatan intan dari grafit tidak ekonomis karena biaya produksi yang begitu besar.

PERTANYAAN
1. Pengaruh jumlah elektron di antibonding pada sifat lainnya?
12

Electron ikat terpusat menjauh dari daerah antar inti atom sehingga menghasilkan situasi yang kurang stabil.
2. Tujuan pembuatan intan sintetis?
Intan sintesis hanya diproduksi dalam rangka penelitian, karena intan sintesis jika dibandingkan dengan intan
asli harganya akan lebih mahal intan asli, sementara intan sintetis dibuat dengan biaya yang sangat mahal
dibanding harga jualnya, dan memakan waktu yang lama sehingga keuntungannya pun lebih rendah.
3. Kenapa tingkat energi bonding lebih rendah? Perbedaan atas dengan bawah? Hibridisasi apakah
berbeda – beda? Bagaimana caranya? Perbedaan sigma dengan phi?
Karena orbital bonding memiliki kestabilan tinggi. Bedanya adalah selisih dengan jumlah orbital. Hibridisasi
pada prinsipnya sama asalkan atom yang berikatan memiliki orbital sama. Ikatan sigma terdapat dalam setiap
ikatan, sementara ikatan phi terdapat dalam ikatan rangkap
4. Perbedaan intan sintesis dengan intan alami?
Sama saja dalam hal struktur, bedanya adalah waktu membentuk dan proses membentuk (intan alami
menggunakan panas dan tekanan di perut bumi)
5. Proses molekulnya? Apakah mungkin dari intan menjadi grafit?
Tidak bisa, karena intan yang keras sudah mencapai kestabilan tertinggi sehingga untuk menjadi grafit harus
memutus ikatan dengan 1 karbon dan hal itu tidak mungkin dilakukan.
Proses molekulnya adalah perubahan hibridisasi atom atom karbon sehingga membentuk ikatan baru yang
lebih kuat
6. Apakah bisa membuat intan kurang dari 2 minggu
Sampai saat ini tidak bisa, kalaupun bisa hasilnya tidak sesuai dan panas dan tekanan yang dibutuhkan harus
lebih tinggi dari suhu dan tekanan normal.
7. Apakah ada alotrop lain di bumi? Kalau ada sebutkan.
Ada, misalkan fullerene (C60), batu bara, arang dan jelaga.
8. Kenapa grafit nggk radikal?
Karena grafit masih memiliki 1 elektron bebas yang tidak mengikat atom c manapun, sehingga electron bebas
ini bukan termasuk atom karbon c radikal. (Tidak melepas muatan)
9. HTHP mana yg duluan? Kenapa?
Kedua proses tersebut berlangsung bersamaan, agar ikatan antar atom karbon dapat memutus ikatannya
sekaligus membentuk ikatan baru sehingga setiap atom C mengikat 4 atom C yang lain untuk membentuk
ikatan yang lebih kuat
10. Mana yang lebih kuat, katan kovalen dari intan atau ikatan silika?
Ikatan kovalen dari intan lebih kuat karena unsur C dari intan membentuk ikatan kovalen raksasa yang
membuatnya membutuhkan titik didih yang lebih tinggi untuk memutus ikatannya daripada ikatan yang ada
pada silika.
11. Grafit berwarna gelap, sedangkan intan bening. Bagaimana hal itu bisa terjadi?
Hal itu terjadi dikarenakan bentuk senyawa dari intan dan grafit berbeda. Ikatan kovalen pada intan memiliki
sebuah atom C yang berikatan dengan 4 atom C lainnya yang menjadi bentuk tetrahedral yang
mengakibatkan sifat intan menjadi sangat keras. Intan bersifat isolator karena ikatan yang dimiliki oleh intan
tidak memiliki elektron bebas yang menyebabkan tidak adanya elektron bebas bergerak yang menghasilkan
daya hantar listrik. Dalam struktur grafit setiap atom karbon membentuk ikatan kovalen dengan tiga atom
karbon lainnya membentuk susunan heksagonal dengan struktur berlapis. Setiap atom karbon memiliki
empat elektron valensi maka pada grafit atom karbonnya masih memiliki satu elektron yang belum berikatan
atau lebih dikenal dengan satu elektron bebas. Adanya satu elektron bebas pada grafit mengakibatkan grafit
lebih lunak dibanding intan. Grafit yang lunak dapat digunakan sebagai pensil dalam kehidupan sehari –
hari. Sifat daya hantar listrik yang dimiliki oleh grafit dipengaruhi oleh elektron-elektron yang tidak
digunakan untuk membentuk ikatan kovalen.
12. Apa perbedaan antara intan alami dan intan sintetis?
Perbedaan intan alami dan intan sintetis:
a. Tingkat kekerasan intan alami lebih keras daripada intan sintetis
b. Intan alami mempunyai bentuk yang kurang rapi jika dibandingkan dengan intan sintetis karena proses
alami yang dialami intan asli berlangsung secara bebas, sehingga kemungkinan gagal atau cacat lebih
besar jika dibandingkan intan sintetis yang kondisi pembentukannya dikontrol
c. Intan alami mempunyai tingkat kilau (tingkat pendispersian cahaya) yang lebih besar daripada intan
sintetis
d. Intan alami mempunyai beberapa jenis warna, hal ini disebabkan karena dalam proses pembentukannya
ada pengotor (zat lain) yang masuk
e. Jika disentuh, intan alami cenderung terasa lebih dingin dibandingkan dengan intan sintetis
13

f. Jika dipotong, pada bagian bekas potongan intan sintetis akan tampak buram namun pada intan alami
akan tetap berkilau
13. Jika pembuatan intan sintetis mahal, untuk apa intan tersebut dibuat?
Meskipun pembuatan intan sintetis membutuhkan biaya yang cukup mahal, namun intan sitetis masih tetap
dibuat dengan beberapa alasan, antara lain:
a. Intan sintetis digunakan sebagai mata bor dalam proses penambangan atau pemotongan bahan tertentu,
hal ini dimaksudkan untuk menghemat penggunaan intan alami yang harganya jauh lebih mahal
b. Intan sintetis digunakan sebagai bahan penelitian mengenai tingkat kekerasan, kemampuan dispersi
cahaya, dan hal-hal lainnya mengenai intan
14. Mengapa intan memiliki warna yang berbeda-beda?
Warna dalam intan adalah fungsi dari penyerapan dan pemantulan cahaya. Bila intan tampak tidak berwarna,
cahaya putih atau sinar matahari (gabungan semua spektrum warna) masuk ke dalam intan dan semuanya
diserap sehingga tidak ada warna yang dipantulkan kembali ke mata. Bila intan tampak memiliki warna,
maka sinar putih yang masuk ke dalam intan itu akan diserap kecuali warna yang tampak di mata. Intan
kuning dan oranye mengandung nitrogen; intan biru mengandung boron; intan abu-abu, ungu dan hijau
mengandung hidrogen. Intan hijau juga disebabkan oleh radiasi alami setelah berjuta-juta tahun mengubah
struktur atom dalam intan sehingga mengubah spektrum absorpsi yang memberikan warna hijau. Intan Hijau
alami tidak bersifat radioaktif. Intan merah muda, merah dan coklat disebabkan adanya deformasi plastik.
15. Apa perbedaan alotrof dengan isomer?
Alotropi adalah bentuk modifikasi struktur yang berbeda dari unsur yang sama. Contoh alotrop karbon yaitu
grafit, intan Fulleren. Isomer merupakan istilah yang diberikan kepada dua buah senyawa yang mempunyai
rumus molekul sama, tetapi berbeda struktur atau rumus bangunnya. Contoh isomer yaitu cis dan trans.
16. Apakah intan sintetis bisa kembali menjadi grafit?
Intan sintetis bisa saja kembali menjadi grafit. Tentunya dengan memberikan beberapa perlakuan dengan
intan sintetis tersebut. Misalnya dengan dipanasi oleh suhu dan tekanan tertentu.
17. Adakah intan asli di bumi ini?
Ada, banyak ditambang di daerah Afrika
18. Apa yang menyebabkan grafit bersifat konduktor? Padahal karbon bersifat isolator.
Struktur atom C pada grafit hanya berikatan dengan 3 atom C lain, sedangkan 1 atom C sisanya berikatan
lemah dengan atom C lain (mudah putus). Hal ini menyebabkan adanya elektron bebas pada grafit yang
dapat menghantarkan arus listrik. Sedangkan pada intan, keempat atom karbonnya berikatan dengan kuat
satu sama lain dan sulit sekali untuk memutuskan ikatannya, sehingga intan tidak dapat menghantarkan arus
listrik.
19. Jelaskan lagi tentang termodinamika!
Termodinamika kimia adalah cabang ilmu kimia yang membahas hubungan reaksi kimia dengan kalor yang
dihasilkan atau diserap oleh reaksi tersebut. Dalam termodinamika kimia, dikenal 3 hukum.
a. Hukum Termodinamika I
Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan dan dinyatakan sebagai perubahan energi internal
(dalam) sistem tersebut. Proses-proses termodinamika:
1) Proses isobarik, adalah perubahan keadaan gas pada tekanan tetap.
2) Proses isokhorik, adalah perubahan keadaan gas pada volume tetap.
3) Proses isotermis/isotermik, adalah perubahan keadaan gas pada suhu tetap.
4) Proses adiabatik, adalah perubahan keadaan gas di mana tidak ada kalor yang masuk maupun keluar
dari sistem.
b. Hukum Termodinamika II
Hukum II Termodinamika membatasi perubahan energi mana yang dapat terjadi dan yang tidak dapat
terjadi. Pembatassan ini dinyatakan dengan berbagai cara, antara lain:
1) Hukum II Termodinamika dalam menyatakan aliran kalor
Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir
secara spontan dalam arah kebalikannya.
2) Hukum II Termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor
Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata
menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha luar.
3) Hukum II Termodinamika dalam pernyataan entropi
Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketika proses
irreversibel terjadi.
14

Proses reversibel adalah suatu proses yang dapat dibalikkan ke keadaan semula tanpa mengubah keadaan
sekelilingnya. Sedangkan proses irreversibel adalah suatu proses yang tak terbalikkan. Untuk mengembalikan ke keadaan semula harus mengubah keadaan sekelilingnya.
Entropi adalah besaran termodinamika yang menyertai perubahan setiap keadaan dari awal sampai
keadaan akhir sistem. Entropi menyatakan ukuran ketidakteraturan suatu sistem. Suatu sistem yang
memiliki entropi tinggi berarti sistem tersebut makin tidak teratur. Perubahan entropi suatu sistem hanya
tergantung pada keadaan awal dan akhir. Proses reversibel tidak mengubah total entropi dari semesta,
tetapi setiap proses irreversibel selalu menaikkan entropi semesta.
c. Hukum Termodinamika III
Hukum Termodinamika ketiga terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada
saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan
mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna
pada temperatur nol absolut bernilai nol.
20. Bagaimana intan memantulkan cahaya?
Intan termasuk salah satu kristal karbon, semuanya dari atom karbon C. Intan tersusun dari atom-atom C
yang susunannya rapat, jarak antar atomnya sama antara satu atom dengan atom lainnya. Berlian tampak
berkilauan karena sinar yang masuk ke dalam berlian tersebut ketika akan keluar sebagian besar terlebih
dahulu mengalami beberapa kali pemantulan sempurna oleh susunan atom-atom karbon yang begitu rapat
pada intan. Suatu cahaya akan terpantul sempurna dan searah apabila permukaan pantulannya rata, karena
susunan atom pada intan begitu rapi (rata per bidangnya) maka cahaya terpantul sempurna dan kita melihat
berlian itu berkilauan.
21. Mengapa titik leleh grafit dan intan hampir sama?
Karena keduanya memiliki ikatan kovalen yang sama antara atom C dan atom C, sehingga jika kita ingin
melelehkan mereka maka ikatan kovalen antaratom C harus terputus.
22. Apakah semua alotrop C memiliki titik didih yang sama?
Perbedaan struktur yang terjadi pada senyawa yang terbentuk dari atom karbon menyebabkan akan
terjadinya perbedaan sifat pada setiap alotrop walaupun unsur penyusunnya sama yaitu karbon. Maka dari
itu, senyawa yang termasuk alotrop C memiliki sifat yang berbeda-beda.

15

PLTN
RINGKASAN MATERI
Rumusan Masalah: Pendemo ramai-ramai menolak PLTN, menurut Anda apa memang harus ditolak?
Pokok Bahasan: radioaktivitas, fisi, fusi, manfaat, bahaya
RADIOAKTIVITAS
 Radioaktif adalah unsur yang mengandung inti yang tidak stabil.
 Radioaktivitas adalah kemampuan inti atom yang tak stabil untuk memancarkan radiasi menjadi inti yang
stabil. Materi yang mengandung inti tak stabil yang memancarkan radiasi, disebut zat radioaktif. Contohnya
uranium.
 Waktu paruh (t½) adalah waktu yang diperlukan oleh suatu radionuklida untuk meluruh sehingga jumlahnya
tinggal setengahnya.
 Sinar radioaktif:
4
1) Sinar α (He = 2He )
Merupakan radiasi partikel bermuatan positif. Sama dengan inti helium. Dipancarkan dengan kecepatan
sebesar kecepatan cahaya. Daya mengionnya sangat tinggi sehingga daya tembusnya paling rendah.
0
2) Sinar β (electron =−1e )
Sinar β adalah berkas elektron yang berasal dari inti atom dan bermuatan negatif. Dalam medan magnet,
sinar ini dibelokkan ke kutub positif.
0
3) Sinar γ ( - = 0 γ )
Sinar gama merupakan radiasi elektromagnetik berenergi tinggi, tidak bermuatan dan tidak bermassa. Sinar
ini tidak bermuatan listrik sehingga tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik. Karena energinya sangat
tinggi maka daya tembusnya juga tinggi dibanding sinar-sinar yang lain.
Reaksi fusi
o Fusi nuklir (reaksi termonuklir) adalah sebuah proses saat dua inti atom bergabung, membentuk inti atom
yang lebih besar dan partikel elementer, serta melepaskan energi yang sangat besar.
o Proses reaksi fusi

16

o Akibat reaksi fusi
1) Bintang bersinar
Bintang bersinar karena hasil dari reaksi fusi antara atom hidrogen, hingga menghasilkan helium dan
sinar gamma. Dari sinnar gamma inilah cahaya matahari berasal, termasuk panas yang kita rasakan tiap
hari saat siang hari.

2) Bom hidrogen meledak
Bom hidrogen prinsipnya adalah penggabungan inti atom. Dua buah inti atom hidrogen bergabung
membentuk satu buah inti atom helium dengan menghasilkan satu buah neutron bebas.

17

Reaksi fisi
o Fisi nuklir adalah reaksi nuklir saat nukleus atom berat terbelah menjadi beberapa inti atom ringan yang
sering kali menghasilkan foton & neutron bebas (dalam bentuk sinar gamma), dan melepaskan energi yang
sangat besar.
o Reaksi fisi biasanya dipicu oleh neutron,
meskipun kadang-kadang fisi juga dianggap
sebagai salah satu bentuk peluruhan
radioaktif spontan, terutama dalam isotop
dengan nomor massa yang sangat besar.
o Reaksi berantai
Beberapa neutron akan memengaruhi nuklei
bahan bakar dan memicu fisi lanjutan, yang
melepaskan lebih banyak neutron dan
berlangsung terus-menerus.
o Tujuan reaksi fisi
1) Pembangkit listrik
2) Reaktor penelitian
3) Reaktor peranakan
o Waktu peluruhan reaksi fisi
o Adalah waktu yang dibutuhkan bagi suatu
radionuklida untuk meluruh sehingga
Keterangan
jumlahnya tinggal setengahnya.

N t =N 0 ∙

1
2

( )

t
T

Nt = jumlah zat yang tersisa
peluruhan
N0 = jumlah zat mula-mula

o Laju Peluruhan
V=λN
dimana
V
: laju peluruhan
λ
: tetapan peluruhan = 0.693/waktu paruh
N
: jumlah radionuklida
PLTN
o



18

t = waktu

T = waktu paruh

PLTN adalah stasiun pembangkit listrik thermal dimana panas yang dihasilkan diperoleh dari reaktor
nuklir pembangkit listrik. PLTN menggunakan uap bertekanan tinggi untuk memutar turbin. Dengan
menggunakan sumber panas dari Uranium melalui reaksi pembelahan yang menghasilkan energi panas
yang sangat besar.

o Kelebihan PLTN
 Tidak mencemari udara
 Penggunaan bahan bakar sedikit
 Biaya bahan bakar rendah
 Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca
 Ketersediaan bahan bakar yang melimpah
 Sedikit menghasilkan limbah padat
o Kelemahan PLTN
 Bahaya Radiasi
 Limbah nuklir
o Manfaat PLTN
 Penggunaan energi nuklir akan berdampak pada penghematan bahan bakar fosil dan perlindungan
lingkungan.
 PLTN secara langsung memberi manfaat kepada negara-negara berkembang. Makin besar sumbangan
nuklir, makin rendah laju peningkatan harga-harga bahan bakar fosil.
 Dalam operasi normal PLTN sangat sedikit menyebabkan kerusakan lingkungan dan bermanfaat bila
mereka menggantikan pembangkit-pembangkit yang mengemisi CO 2, SO2 dan NOx.
 Energi nuklir telah memainkan peran signifikan dalam suplai listrik dunia dan sumber utama listrik di
sejumlah negara.
o Dibandingkan