IPA Unggul Sudarmo Kimia UNTUK SMA/MA KELAS X
Kimia untuk SMA/MA Kelas X Diterbitkan oleh Penerbit Erlangga Hak Cipta © 2021 pada Penerbit Erlangga Disusun oleh: Drs. Unggul Sudarmo, M.Pd. Editor: Supriyana, S.Si., M.Pd Buku ini diset dan dilayout oleh bagian Produksi Penerbit Erlangga dengan I-Mac Pro (Gilam 11 pt) Desainer Sampul: M. Nauval Percetakan: PT Gelora Aksara Pratama 25 24 23 22 1 2 3 4 Dilarang keras mengutip, menjiplak, memperbanyak atau memfotokopi baik sebagian atau seluruh isi buku ini serta memperjualbelikannya tanpa mendapat izin tertulis dari Penerbit Erlangga. © HAK CIPTA DILINDUNGI OLEH UNDANG-UNDANG
Kata Pengantar Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa. Atas berkat rahmat dan hidayah-Nya pulalah buku Kimia kelas X SMA/MA (Kurikulum 2021) ini dapat diselesaikan dengan baik. Buku Kimia SMA/MA ini ditujukan bagi peserta didik SMA dan MA yang ingin memahami Biologi secara lebih mendalam. Buku ini menyajikan materi esensial, kegiatan, dan soal-soal yang akan membantu peserta didik mencapai hasil pembelajaran secara holistik, baik dari aspek kompetensi kognitif maupun non-kognitif untuk mewujudkan Profil Pelajar Pancasila sesuai dengan kurikulum 2021. Buku ini diharapkan dapat membantu siswa dalam proses pembelajaran yang fokus pada pemberian pengalaman belajar siswa dalam mengembangkan kompetensinya agar kelak mampu memahami dan menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari. Penulis menyadari bahwa buku ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk perbaikan buku ini pada masa yang akan datang. Akhir kata penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penulisan, penyusunan, hingga penerbitan buku ini. Jakarta, November 2021
Daftar Isi Kata Pengantar .........................................................................v Daftar Isi ............................................................................. vi Tentang Buku Ini..................................................................... vii Capaian Pembelajaran Biologi .....................................................ix Bab 1 Kimia di Sekitar Kita..........................................................1 A. Ilmu Kimia dan Peranannya ............................................2 B. Bekerja di Laboratorium ................................................9 C. Gerakan Kimia Hijau (green Chemistry) ......................... 13 D. Peran Nanoteknologi dalam Praktik Kimia Hijau ................. 24 E. Rumus Kimia, Tata Nama, dan Persamaan Reaksi.............35 Rangkuman ................................................................... 41 Latihal Soal Akhir Bab 1 ................................................... 42 Bab 2 Struktur Atom dan Sistem Periodik Unsur ............................. 51 A. Struktur Atom .......................................................52 B. Sistem Periodik Unsur..............................................65 Rangkuman ................................................................... 71 Latihal Soal Akhir Bab 2 ................................................... 72 Ujian Capaian Pembelajaran 1.................................................... 78 Bab 3 Ikatan Kimia .................................................................. 83 A. Atom Stabil dan Atom tidak Stabil.................................. 85 B. Ikatan Ionik .............................................................. 86 C. Ikatan Kovalen .......................................................... 90 Rangkuman ................................................................... 96 Latihal Soal Akhir Bab 3 ................................................... 97 Bab 4 Hukum Dasar dan Perhitungan Kimia ................................. 101 A. Hukum Dasar Kimia............................................... 102 B. Massa Atom Ralatif dan Massa Rumus Relatif.................... 110 C. Konsep Mol.............................................................. 115 Rangkuman ................................................................. 139 Latihal Soal Akhir Bab 3 ................................................. 140 Uji Capaian Pembelajaran 2 ..................................................... 144 Daftar Pustaka ...................................................................... 147 Informasi Pelaku Penerbitan .................................................... 148 Glosarium ............................................................................ 149 Indeks................................................................................. 150
Tentang Buku Ini Bagian ini merupakan awal dari setiap bab, berisi judul bab, capaian pembelajaran, dan tujuan pembelajaran, profil pembelajaran pancasila yang berkaitan dengan materi pada bab tersebut. Rangkuman, berisi konsep-konsep penting setiap bab yang harus diperhatikan. Kegiatan, berupa kegiatan praktikum yang dapat dipraktikkan secara mandiri atau secara berkelompok untuk mengaplikasikan materi yang dipelajari. Refleksi, berisi pertanyaan-pertanyaan untuk diri sendiri agar dapat diketahui kompetensi yang sudah dipahami dan belum dipahami. Contoh Soal dan Pembahasan, berisi contoh soal dan pembahasan yang sesuai dengan materi.
Uji Pemahaman, Terletak di tiap subbab untuk menguji penguasaan dan pemahaman dalam proses pembelajaran. Soal-soal disajikan terdiri atas soal PG dan soal esai. Latihan Soal Akhir Bab, Berisi soal-soal untuk menilai penguasaan materi di akhir bab. Soal yang disajikan dalam bentuk Pilihan ganda, Esai, dan Soal Tipe AKM. Uji Capaian Pembelajaran, berisi soal-soal dengan bentuk, antara lain pilihan ganda, uraian, dan soal AKM. Bagian ini dilengkapi juga dengan soal tipe HOTS sebagai evaluasi pemahaman peserta didik terhadap materi sesuai dengan Capaian Pembelajaran. Pra-Proyek, berisi tugas individu maupun kelompok yang dapat dilakukan di akhir pembelajaran setiap bab. Pra-Proyek dikolaborasikan dengan mata pelajaran lain dan berkaitan dengan penguatan Profil Pelajar Pancasila. IPA Kimia SMA/MA Kelas X QR Code, berisi soal CBT dan materi maupun soal tambahan untuk pembelajaran. viii
Capaian Pembelajaran Mata Pelajaran Kimia SMA Fase E (Umumnya untuk kelas X SMA) Pada akhir fase E, peserta didik memliki kemampuan untuk merespon isu-isu global dan berperan aktif dalam memberikan penyelesaian masalah. Kemampuan tersebut antara lain mengidentifikasi, mengajukan gagasan, merancang solusi, mengambil keputusan, dan mengkomunikasikan dalam bentuk projek sederhana atau simulasi visual menggunakan aplikasi teknologi yang tersedia terkait dengan energi alternatif, pemanasan global, pencemaran lingkungan, nanoteknologi, bioteknologi, kimia dalam kehidupan seharihari, pemanfaatan limbah dan bahan alam, pandemi akibat infeksi virus. Semua upaya tersebut diarahkan pada pencapaian tujuan pembangunan yang berkelanjutan (Sustninnble Development Gonls/ SDGs). Melalui pengembangan sejumlah pengetahuan tersebut dibangun pula berakhlak mulia dan sikap ilmiah seperti jujur, objektif, bernalar kritis, kreatif, mandiri, inovatif, bergotong royong, dan berkebhinekaan global. Fase E Berdasarkan Elemen Elemen Capaian Pembelajaran Pemahaman Kimia Peserta didik mampu mengamati, menyelidiki, dan menjelaskan fenomena sesuai kaidah kerja ilmiah dalam menjelaskan konsep kimia dalam kehidupan sehari hari; menerapkan konsep kimia dalam pengelolaan lingkungan termasuk menjelaskan fenomena pemanasan global; menuliskan reaksi kimia dan menerapkan hukum-hukum dasar kimia; memahami struktur atom dan aplikasinya dalam nanoteknologi. Keterampilan proses 1. Mengamati Mampu memilih alat bantu yang tepat untuk melakukan pengukuran dan pengamatan. Memperhatikan detail yang relevan dari obyek yang diamati. 2. Mempertanyakan dan memprediksi Mengidentifikasi pertanyaan dan permasalahan yang dapat diselidiki secara ilmiah. Peserta didik menghubungkan pengetahuan yang telah dimiliki dengan pengetahuan baru untuk membuat prediksi. 3. Merencanakan dan melakukan penyelidikan Peserta didik merencanakan penyilidikan ilmiah dan melakukan langkah-langkah operasional berdasarkan referensi yang benar untuk menjawab pertanyaan. Peserta didik melakukan pengukuran atau membandingkan variabel terikat dengan menggunakan alat yang sesuai serta memperhatikan kaidah ilmiah. 4. Memproses, menganalisis data dan informasi Menafsirkan informasi yang didapatkan dengan jujur dan bertanggung jawab. Menganalisis menggunakan alat dari metode yang tepat, menilai relevansi informasi yang ditemukan dengan mencantumkan referensi rujukan, serta menyimpulkan hasil penyelidikan. 5. Mengevaluasi dan refleksi Peserta didik berani dan santun dalam mengevaluasi kesimpulan melalui perbandingan dengan teori yang ada. Menunjukkan kelebihan dan kekurangan proses penyelidikan dan efeknya pada data. Menunjukkan permasalahan pada metodologi dan mengusulkan saran perbaikan nutuk proses penyelidikan selanjutnya. 6. Mengomunikasikan hasil Merigomunikasikan hasil penyelidikan secara utuh termasuk di dalamnya pertimbangan keamanan, lingkungan, dan etika yang ditunjang dengan argumen, bahasa serta konvensi sains yang sesuai konteks penyelidikan. Meriunjukkan pola berpikir sistematis sesuai format yang ditentukan.
Bab 1 Kimia di Sekitar Kita PROFIL PELAJAR PANCASILA Gotong Royong dan Berpikir Kritis Kata Kunci: Gas rumah kaca, Kimia Hijau, Metode ilmiah, Nanoteknologi, Partikel nano, Pemanasan global, Prinsip Kimia Hijau, Rumus empiris, Rumus kimia, Tata nama Tujuan Pembelajaran 1. Menelaah dan menerapkan metode ilmiah sebagai salah satu metode kerja dalam ilmu kimia. 2. Mengidentifikasi dan menyikapi bahan kimia dalam kehidupan sehari-hari yang aman bagi manusia dan alam sekitar. 3. Mengidentifikasi peran ilmu kimia dalam kehidupan sehari-hari. 4. Mendeskripsikan Gerakan Kimia Hijau dan dapat mengidentifikasi penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. 5. Menganalisis dan menyikapi kegiatan yang tidak sesuai dengan prinsip Kimia Hijau yang berdampak pada pemanasan global. 6. Mendeskripsikan pemanasan global, penyebab, dan cara mengatasi serta terlibat dalam kegiatan pencegahan. 7. Mendeskripsikan lubang ozon, penyebab, dan cara mengatasi serta terlibat dalam kegiatan pencegahan. 8. Mendeskripsikan nanoteknologi, sifat nanomaterial, dan manfaatnya dalam kehidupan sehari-hari. 9. Mendeskripsikan rumus kimia, rumus molekul, dan menuliskan persamaan reaksi dengan benar.
Sumber: shutterstock.com Gambar 1.2 Pasta gigi kita gunakan setiap hari untuk merawat gigi. A. Ilmu Kimia dan Peranannya Membahas tentang ilmu kimia, pada umumnya orang akan langsung berpikir tentang bahan kimia. Bahkan, tidak jarang kita mendengar nasihat berikut:“berhati-hatilah dengan bahan kimia karena dapat berbahaya bagi kesehatan”. Hal tersebut tidak sepenuhnya salah, sebab banyak kasus yang terkait dengan bahan kimia terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Tidak semua bahan kimia merupakan bahan yang harus dihindari, tetapi penggunaannya harus tepat, misalnya bahan pembersih (sabun, deterjen), pewangi ruangan, kosmetika, pasta gigi, mentega, susu, asam cuka, garam dapur, bensin, dan minyak goreng, yang semuanya merupakan bahan kimia. Penggunaan bahan kimia yang dapat meningkatkan taraf hidup dan kesejahteraan manusia memang harus disikapi secara bijak, hati-hati, dan tepat dalam memilah dan memilih bahan kimia. Baca cuplikan artikel berikut, kemudian lakukan pencarian di internet terkait bahan kimia dan diskusikan dengan teman Anda sesuai panduan pada akhir bacaan berikut. IPA Kimia SMA/MA Kelas X Bahan Kimia dalam Produk Perawatan Tubuh (Manfaat dan Bahaya) Disadari atau tidak, setiap orang ingin tampil menarik, dengan kulit bersih, rambut lembut, aroma wangi, serta giginya putih bersih. Untuk keperluan menjadi menarik tersebut, digunakanlah berbagai produk perawatan tubuh. Tahukah Anda, jika produk perawatan tubuh tersebut di satu sisi membantu seseorang tampil lebih menarik, tetapi di sisi lain dapat mengandung senyawa kimia berbahaya. Berikut beberapa bahan perawatan tubuh yang mungkin Anda gunakan dan bahan kimia yang mungkin Anda temukan di dalamnya.
Produk Perawatan Tubuh Kemungkinan Bahan Kimia di Dalamnya Manfaatnya Bahaya/Akibat yang Ditimbulkan Bedak Merkuri atau raksa Memutihkan kulit Kerusakan saraf, menghambat perkembangan otak bayi. Sabun dan shampo Triclosan Membunuh bakteri Kebal terhadap antibiotik, limbahnya sukar terurai di lingkungan. Metilisotiazolinona Pengawet Memicu dermatitis hingga kematian sel pada kulit. Cat kuku Aseton Pelarut Pemicu kanker (karsinogen), iritasi. Toluena Pelarut dan pencerah warna Pemicu kanker (karsinogen), iritasi, memperlambat reaksi otak. Pembersih muka Paraben Mencegah pertumbuhan bakteri dan jamur Memengaruhi tingkat kesuburan dan dikhawatirkan menyebabkan kanker payudara. Skincare Hidrokuinon Pemutih kulit Hiperpigmentasi sampai kerusakan DNA di kulit. Lipstik Triclosan Membasmi bakteri Kebal terhadap antibiotik, limbahnya sukar terurai di lingkungan. Retinil palmitat Mencegah munculnya keriput atau garis halus di bibir Berbahaya bagi wanita hamil dan dapat memicu kanker. Paraben Mencegah pertumbuhan bakteri dan jamur Memengaruhi tingkat kesuburan dan dikhawatirkan menyebabkan kanker payudara. Bahan diskusi 1. Bagaimana Anda menyikapi artikel tersebut? 2. Berdasarkan contoh tersebut, lakukan pencarian bahan kimia yang ada di sekitar kita dan temukan manfaat dan bahayanya. 3. Kumpulkan beberapa bungkus makanan ringan dan perhatikan komposisinya. Carilah bahan Sumber: shutterstock.com
Sumber: shutterstock.com Gambar 1.3 Ilmu kimia menjadi landasan dalam mempelajari protein pada virus. 1. Peran Ilmu Kimia Salah satu cara mengatasi pandemi covid-19 ini ditempuh dengan menciptakan vaksin. Ada beberapa cara membuat vaksin, yaitu cara klasik dan cara baru. Cara baru membuat vaksin dilakukan dengan teknologi m-RNA, yaitu dengan membuat protein spike dari Covid-19 dengan berbekal struktur molekul asam amino dari protein tersebut. Protein spike ini dimanfaatkan untuk memberi instruksi kepada sel tubuh dan memicu pembentukan antibodi terhadap virus. Pembuatan protein spike ini melibatkan reaksi kimia yang dilakukan di laboratorium oleh ahli virus bersama ahli kimia. Mengapa untuk sintesis vitamin dan membuat virus perlu ahli kimia? Ilmu kimia merupakan bagian dari ilmu pengetahuan alam yang mempelajari struktur dan sifat materi (zat), perubahan materi (zat), dan energi yang menyertai perubahan tersebut. Dengan pengetahuan tersebut ahli kimia dapat meneliti struktur, sifat, dan cara mensintesis berbagai zat termasuk struktur protein pada virus. Beberapa Peran Ilmu Kimia Kedokteran dan Farmasi Menemukan vaksin, menemukan struktur kimia virus, menemukan mekanisme reaksi kimia dalam tubuh Energi dan Lingkungan Sumber energi terbarukan (biosolar, baterai, sel surya) Industri Teknologi material (penemuan baterai litium ion, serat optik) Proses industri (penemuan katalisator, pengolahan limbah industri ramah lingkungan) Pertanian dan Pangan Produksi pertanian (penemuan pestisida, pupuk kimia) Teknologi pangan (penemuan bahan pengawet makanan, bahan aditif makanan, pengolahan hasil limbah pertanian) Hukum/Kriminal Sidik jari DNA, bahan pendeteksi narkoba Lingkungan Hidup Mengatasi pemanasan global, Gerakan Kimia Hijau (Green Chemistry) Pengembangan Ilmu Lain Biologi: penentuan struktur DNA/RNA makhluk hidup. Fisika: penemuan superkoduktor, struktur atom/molekul/zat. Geologi: penelitian struktur Bumi, Bulan, dan planet. Sejarah: penentuan umur fosil. Pelajari peran ilmu kimia di atas, kemudian lakukan diskusi dengan kelompokmu untuk menjawab pertanyaan berikut. IPA Kimia SMA/MA Kelas X
1. Lakukan pencarian secara daring (online) peran ilmu kimia dan carilah peran ilmu kimia yang belum ada. 2. Adakah peran ilmu kimia yang menurut Anda pada akhirnya menimbulkan dampak tidak baik kepada kehidupan kita? Mengapa demikian? Jelaskan. 3. Apa yang akan Anda lakukan, jika Anda berkesempatan menjadi ahli kimia? Mengapa Anda melakukan hal tersebut? 4. Buatlah presentasi yang menarik, kemudian informasikan kepada kelompok lain menggunakan alat yang Anda miliki. 2. Metode Ilmiah Ilmu kimia dikembangkan melalui metode ilmiah, yaitu langkah-langkah secara sistematis yang dilakukan oleh para ilmuwan untuk menyelesaikan permasalahan atau menemukan ilmu pengetahuan. BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 5
Kasus Penyakit Aneh di Minamata Jepang (Contoh Penerapan Metode Ilmiah) Pada sekitar tahun 1958, terjadi masalah (kasus) wabah penyakit di kota Minamata, Jepang. Ratusan orang meninggal akibat penyakit yang aneh dengan gejala kelumpuhan saraf. Hal ini merupakan masalah yang harus segera dipecahkan. Melalui pengamatan yang mendalam dari gejala klinis (berdasarkan data dan pengalaman sebelumnya) diduga penyebabnya keracunan logam berat, khususnya raksa (merkuri). Kemudian timbul pertanyaan, bagaimana logam berat tersebut masuk ke dalam tubuh manusia. Dari observasi diketahui bahwa orang di sekitar teluk Minamata mempunyai kebiasaan mengkonsumsi ikan laut dalam jumlah yang banyak. Berdasarkan data sosial budaya (kebiasaan pola makan) dan data klinis tersebut dapat ditarik suatu dugaan sementara (hipotesis) bahwa penyakit minamata tersebut disebabkan oleh logam berat (raksa) yang masuk ke dalam tubuh manusia melalui ikan-ikan yang tercemar raksa. Untuk membuktikan benar tidaknya hipotesis tersebut maka dilakukan penelitian (eksperimen). Eksperimen ini bertujuan untuk mengetahui apakah tubuh para penderita mengandung raksa dan seberapa kadarnya. Apakah ikan-ikan di teluk Minamata mengandung kadar raksa yang tinggi. Setelah dilakukan penelitian, dilakukan analisis data dan didapatkan fakta bahwa air laut dan ikan-ikan di teluk Minamata banyak mengandung logam raksa. Demikian pula diketahui bahwa orang yang terkena penyakit aneh tersebut semuanya mempunyai kadar raksa yang tinggi di dalam tubuhnya. Selanjutnya, disusun laporan bahwa penyakit tersebut diakibatkan oleh keracunan logam raksa. Raksa masuk ke dalam tubuh melalui ikan yang mengandung raksa yang berasal dari perairan. Penelitian berlanjut dan akhirnya ditemukan sumber raksa dari pabrik baterai Chisso, pabrik tersebut ditutup dan harus membayar kerugian kepada penduduk Minamata kurang lebih US$26,6 juta. Sumber: Encarta Encyclopedi-2001 Berdasarkan bacaan tersebut, diskusikan secara berkelompok hal-hal berikut. 1. Identifikasi langkah-langkah apa saja yang terdapat pada metode ilmiah dari bacaan di atas. 2. Buatlah infografis berupa diagram yang menggambarkan langkah-langkah dalam metode ilmiah. 3. Sampaikan pendapatmu secara jujur, kritis, dan kreatif terkait pandemi Covid-19. 4. Buatlah laporan hasil diskusi dan presentasikan. 1. Di antara pernyataan-pernyataan tentang bahan kimia berikut yang benar adalah . . . A. Setiap bahan kimia merupakan bahan yang berbahaya bagi makhluk hidup. B. Bahan kimia adalah bahan yang dibuat untuk bahan tambahan pada makanan. C. Penyedap, pewarna, dan pemberi aroma pada makanan merupakan bahan kimia yang tidak diperlukan tubuh. D. Bahan kimia merupakan bahan sintetis yang membahayakan kesehatan. E. Pupuk buatan merupakan bahan kimia sintetis yang membahayakan lingkungan. Jawaban: C IPA Kimia SMA/MA Kelas X Contoh Soal dan Pembahasan
Pembahasan: Pernyataan A, B, D, dan E benar. Penyedap, pewarna, dan pemberi aroma tidak diperlukan oleh tubuh karena tidak bernilai gizi. Zat-zat tersebut hanya berguna untuk menambah selera makan. 2. Cermati potongan artikel berikut. Pejabat Dinas Lingkungan Hidup di suatu daerah mendapati masalah, yaitu salah satu sungai di daerahnya terdapat banyak ikan yang mati, air sungai berwarna merah, dan berbau tidak sedap. Padahal sungai tersebut banyak dimanfaatkan oleh masyarakat sekitar untuk pengairan sawah. Jika Anda ditunjuk menjadi tim untuk menyelesaikan masalah tersebut maka berilah tanda centang (✓) langkah metode ilmiah (observasi) yang benar dan tanda silang (X) langkah metode ilmiah (observasi) yang salah. Langkah Metode Ilmiah Benar Salah A. Mendata pendapat penduduk setempat berdasarkan jenis kelamin, pekerjaan, penghasilan, dan tingkat pendidikannya. B. Mendata daerah hulu sungai, apakah ada industri yang membuang limbah langsung ke sungai atau tidak. C. Melakukan survei ke sekitar aliran sungai, apakah ada peternakan atau industri rumah tangga yang membuang limbah langsung ke sungai. Pembahasan: Pernyataan A: Salah Data penduduk berdasarkan jenis kelamin, pekerjaan, penghasilan, dan tingkat pendidikannya tidak ada hubungannya dengan kasus pencemaran sungai. Pernyataan B: Benar Melakukan pendataan daerah hulu sungai, apakah ada industri yang membuang limbah langsung ke sungai atau tidak adalah tindakan untuk membuat hipotesis dengan benar. Pernyataan C: Benar Selain industri, kemungkinan pencemaran juga akibat limbah rumah tangga, pertanian, dan peternakan. A. Pilihlah satu jawaban yang benar. 1. Hal berikut yang merupakan contoh peranan ilmu kimia dalam bidang pertanian adalah . . . . A. penemuan baja yang baik untuk membuat alat pertanian B. penemuan plastik untuk tempat pembibitan tanaman C. penemuan bibit tanaman baru yang berumur pendek D. penelitian komposisi tanah yang cocok untuk pertumbuhan tanaman tertentu E. penelitian tentang jamur yang dapat mengganggu pertumbuhan tanaman BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 7
2. Di antara pernyataan tentang metode ilmiah berikut yang tidak tepat adalah . . . A. Metode ilmiah merupakan metode yang biasa dipakai para ilmuwan dalam memecahkan masalah. B. Perumusan masalah dapat merupakan hasil dari observasi atas gejala yang terjadi secara berulang. C. Hipotesis dapat dirumuskan lebih dahulu sebelum masalah ditemukan. D. Penentuan jenis variabel merupakan bagian penting dalam merancang eksperimen. E. Klasifikasi atau pengelompokan merupakan salah satu kegiatan pada proses analisis data. 3. Di antara sikap-sikap berikut yang bukan merupakan sikap ilmiah yang dituntut dalam mempelajari ilmu kimia adalah . . . . A. jujur dalam mencatat data percobaan walaupun datanya tidak sesuai harapan B. tidak bosan melakukan percobaan berulang-ulang sampai ditemukan jawaban permasalahan C. mempertahankan pendapat walaupun pendapat tersebut tidak sesuai dengan fakta yang diperoleh D. melakukan pengamatan secara teliti dan detail terhadap suatu permasalahan E. melakukan langkah-langkah penemuan secara disiplin sesuai dengan metode ilmiah Cermati wacana berikut untuk menjawab Soal nomor 4, 5, dan 6. Informasi berikut menunjukkan komposisi produk serbuk minuman segar yang tertulis pada bungkusnya. Salah satu bahan tambahan yang terdapat dalam produk tersebut adalah pemanis buatan, yaitu natrium siklamat dan aspartam. Informasi komposisi produk tersebut dilengkapi dengan kadar dan ADI (acceptable Daily Intake) jumlah asupan maksimum ke dalam tubuh manusia. 4. ( )Kelompok zat kimia yang semuanya bermanfaat (bernilai gizi) bagi tubuh dari produk minuman di atas adalah . . . . A. gula, ekstrak jeruk, dan pewarna tartrazin B. gula, ekstrak jeruk, dan vitamin C C. aspartam, natrium siklamat, dan vitamin C D. pewarna kuning, pewarna tartrazin, dan aspartam E. gula, aspartam, perisa jeruk, dan vitamin C 5. Selain natrium siklamat dan aspartam, zat kimia apa saja yang tidak berguna (mempunyai nilai gizi) dari produk tersebut? 6. Berdasarkan data tersebut, berapa bungkus maksimum boleh diminum seorang anak dengan berat badan 20 kg? IPA Kimia SMA/MA Kelas X Komposisi: Gula, pengatur keasaman (asam sitrat, natrium sitrat), ekstrak jeruk, penstabil natrium karboksimetil selulosa, perisa jeruk, pemanis buatan natrium siklamat 0.17 g/sachet (ADI: 11 mg/kg berat badan), pemanis buatan aspartam 0,03 g/sachet (ADI: 50 mg/kg berat badan), anti kempal trikalsium fosfat, vitamin C, pewarna kuning FCF Cl 15985, pewarna tartrazin Cl 19140.
B. Bekerja di Laboratorium Kimia Belajar kimia pada dasarnya menerapkan metode ilmiah, yaitu dalam hal melakukan pengamatan (observasi), mengolah untuk memperoleh data, dan melakukan eksperimen di laboratorium atau praktikum. Bekerja di laboratorium kimia harus mengikuti aturan-aturan atau prosedur yang benar karena apabila tidak dilakukan dengan prosedur yang benar akan didapat data pengamatan yang tidak tepat dan bahkan dapat membahayakan keselamatan. Laboratorium adalah suatu tempat bagi seorang praktikan untuk melakukan percobaan. Praktikan adalah orang yang melakukan percobaan atau praktikum. Di dalam laboratorium kimia terdapat alat dan bahan kimia yang memerlukan perlakuan secara khusus. Berikut adalah alat-alat yang sering digunakan untuk praktikum di laboratorium kimia. Tabel 1.1 Beberapa alat laboratorium dan kegunaannya. Sumber: shutterstock.com Gambar 1.4 Berbagai kegiatan eksperimen dapat dilakukan di laboratorium. Alat Kegunaan Keterangan Gelas kimia (Beaker glass) • Untuk menyiapkan larutan yang akan digunakan. • Untuk tempat mereaksikan zat dalam volume yang banyak. • Untuk melarutkan zat padat ke dalam air dalam proses pembuatan larutan. Terdapat beberapa jenis ukuran: 50 mL, 100 mL, 200 mL, 500 mL, dan 1.000 mL. Labu erlenmeyer • Untuk wadah (menyimpan) larutan yang akan digunakan. • Untuk mereaksikan larutan. • Untuk melakukan titrasi. Terdapat beberapa jenis ukuran: 50 mL, 100 mL, 200 mL, dan 500 mL. Silinder ukur (Gelas ukur) • Alat pengukur volume cairan. Terdapat beberapa jenis ukuran: 5 mL, 10 mL, 25 mL, 50 mL, 100 mL, 200 mL, dan 500 mL. Pipet gondok/pipet volumetri • Pipet gondok digunakan untuk mengambil larutan dengan volume tertentu sesuai ukuran pipet gondok. • Pipet volumetri digunakan untuk mengambil cairan dengan volume tertentu dengan ketelitian lebih tinggi. Terdapat beberapa jenis ukuran: 10 mL, 25 mL, 50 mL, dan 100 mL. BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 9
Lanjutan Tabel 1.1 Alat Kegunaan Keterangan Labu ukur (Labu takar) • Untuk mengukur volume cairan dengan teliti. • Untuk membuat larutan dengan volume tertentu dan ketelitian tinggi. Ukurannya 10 mL, 25 mL, 50 mL, 100 mL, 500 mL, dan 1.000 mL. Hanya untuk mengukur sesuai dengan ukuran yang tertera pada alat. Tabung reaksi dan rak tabung reaksi • Tabung reaksi digunakan untuk tempat mereaksikan zat dalam jumlah sedikit. • Rak tabung reaksi digunakan untuk menempatkan tabung reaksi. Ukuran kecil, sedang, dan besar. Harus ditempatkan pada rak tabung reaksi. Penjepit tabung reaksi • Untuk menjepit tabung reaksi pada saat pemanasan. Ada yang terbuat dari kayu atau logam. Lampu spiritus • Sebagai alat untuk pemanas dengan bahan bakar spiritus. Untuk mematikan api tidak perlu ditiup, tetapi cukup ditutup dengan penutup sumbunya. Corong • Alat bantu untuk menuang cairan dari wadah yang bermulut lebar ke wadah yang bermulut kecil. • Alat untuk menyaring dan memisahkan endapan dari cairannya. Apabila digunakan sebagai alat penyaring harus disertai dengan kertas saring. Kaki tiga (tripod) • Dipasang di atas lampu spiritus sebagai penyangga wadah yang berisi cairan yang dipanaskan. Harus dilengkapi dengan kasa asbes. Hati-hati, debu kasa asbes tidak baik untuk kesehatan. 10 IPA Kimia SMA/MA Kelas X
Lanjutan Tabel 1.1 Alat Kegunaan Keterangan Botol reagen dan botol semprot • Botol reagen merupakan tempat untuk menyimpan larutan atau zat cair. • Botol semprot berisi air suling (akuades) yang digunakan untuk mencuci, menyemprot, dan menambah akuades dalam jumlah sedikit. Fungsi botol semprot tergantung pada isinya. Bila berisi larutan pencuci fungsinya untuk mencuci, bila isinya akuades bisa untuk membilas atau menambahkan akuades. Lumpang porselen • Untuk menghaluskan (menggerus) zat padat. Hati-hati jangan terlalu keras bila menggerus zat padat karena alunya mudah patah. Neraca Ohauss • Untuk menimbang zat. Zat yang ditimbang harus diletakkan pada kaca arloji atau gelas kimia, tidak boleh diletakkan secara langsung. Gelas arloji • Untuk wadah zat padat yang akan ditimbang dengan menggunakan neraca. Selain alat-alat dalam laboratorium, tersedia juga bahanbahan kimia yang berupa zat padat, zat cair, atau larutan. Zat-zat tersebut ditempatkan dan disimpan dalam wadah khusus dan harus diperlakukan dengan cara yang khusus pula. Ada zat yang harus disimpan dalam botol gelap karena jika terkena cahaya matahari akan rusak. Larutan ada yang berupa larutan encer dengan kadar yang tertera pada labelnya, dan ada larutan yang sangat pekat. Beberapa larutan pekat sangat berbahaya, misalnya larutan asam sulfat pekat, asam klorida pekat, amonia pekat, asam asetat pekat, dan asam nitrat pekat. BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 11
Bahan kimia berdasarkan sifatnya dikelompokkan menjadi beberapa jenis, seperti pada tabel berikut. Tabel 1.2 Sifat bahan kimia dan contohnya. Sifat Bahan Kimia Contoh Lambang Mudah meledak (explosive) Amonium nitrat, kalium klorat Pengoksidasi (oxidizing) Asam sulfat, asam nitrat Karsinogenik (carcinogenic: memicu timbulnya sel kanker) Benzena, asbes, vinil klorida Mudah terbakar (flammable) Etil eter, propana, alkohol Beracun (toxic) Merkuri, kalium sianida, timbel oksida Korosif (corrosive) Asam asetat, asam klorida, aluminium klorida Menyebabkan iritasi (irritant) Amonia, narium hidroksida, hidrogen peroksida Pada umumnya, bahan kimia di laboratorium bersifat racun. Oleh karena itu, penggunaannya dalam praktikum harus sesuai dengan petunjuk dan arahan dari guru atau petugas laboratorium. Hindarkan kontak langsung dengan bahan kimia. Jangan mengambil langsung bahan kimia dengan tangan, tetapi gunakan alat yang tersedia, misalnya pipet untuk zat cair dan sendok (spatula) untuk zat padat. Jangan membaui bahan kimia secara langsung apalagi mencicipi bahan kimia tersebut. Untuk menjaga keselamatan kerja di laboratorium, maka perlu diperhatikan tata tertib dan kehati-hatian ketika bekerja di laboratorium. Untuk itu, beberapa hal berikut perlu dijadikan perhatian. 1. Membaca petunjuk praktikum atau merencanakan percobaan yang akan dilakukan sebelum memulai praktikum. IPA Kimia SMA/MA Kelas X
2. Menggunakan peralatan kerja (kacamata, jas praktikum, sarung tangan, dan sepatu tertutup). 3. Bagi wanita yang berambut panjang, diharuskan mengikat rambutnya. 4. Dilarang makan dan minum di dalam laboratorium. 5. Menjaga kebersihan meja praktikum dan lingkungan laboratorium. 6. Membiasakan mencuci tangan dengan sabun dan air bersih terutama sehabis praktikum. 7. Apabila kulit terkena bahan kimia, jangan digaruk agar tidak menyebar. 8. Pastikan bahwa kran gas tidak bocor sewaktu hendak menggunakan bunsen. 9. Pastikan bahwa kran air selalu dalam keadaan tertutup sebelum dan sesudah melakukan praktikum. Jika terkena bahan kimia, maka bersikaplah tenang dan jangan panik. Langkah yang harus diambil adalah meminta bantuan guru, petugas laboratorium, atau teman yang ada di dekat Anda. Segera bersihkan bagian yang mengalami kontak langsung dengan air bersih dan jangan menggaruk kulit yang terkena bahan kimia. C. Gerakan Kimia Hijau (Green Chemistry) Simak berita-berita berikut. Pada Januari 2021, diduga menghirup hidrogen sulfida (H2S) yang berasal dari pembukaan sumur pada pembangkit listrik tenaga panas bumi (geotermal), lima orang warga meninggal dunia. Sebanyak 27 warga terpaksa dilarikan ke rumah sakit lantaran mengalami gejala sesak napas. Para korban dilarikan ke rumah sakit untuk mendapatkan perawatan intensif. Sumber: dokumen penerbit Gambar 1.5 Bekerja di laboratorium kimia wajib mentaati tata tertib. Gambar 1.6 Kondisi air sungai yang berbusa karena tercemar. BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 13
Gambar 1.7 Limbah zatzat berbahaya dari proses industri dapat mengancam kelestarian alam. Gas hidrogen sulfida (H2S) merupakan gas beracun dengan dosis mematikan pada kadar 600 ppm untuk waktu 30 menit, dan pada kadar 800 ppm dapat mematikan seketika. Gas ini dikeluarkan dari kawah atau panas bumi. Bau yang ditimbulkan dari pabrik benang atau kertas umumnya berasal dari gas hidrogen sulfida (H2S) dan amonia (NH3). Amonia juga merupakan gas. Udara yang mengandung 2.500 hingga 4.500 ppm dapat berakibat fatal dalam waktu sekitar 30 menit dan di atas 5.000 ppm dapat berakibat henti napas yang cepat. Bagaimana Anda menyikapi berita-berita pencemaran lingkungan seperti itu “Apakah Anda tidak peduli” atau Anda menginginkan agar pabrik berhenti beroperasi? Sebagai insan terpelajar yang berjiwa Pancasila, tentu tidak bisa tinggal diam untuk ikut menjaga kelestarian lingkungan dan Bumi tempat kita hidup. Penutupan pabrik belum tentu merupakan keputusan yang bijak, sebab pabrik memberikan lapangan pekerjaan kepada ribuan orang sekaligus menjadi tempat diproduksinya barang untuk memenuhi keperluan banyak orang. Hal yang dapat dilakukan adalah berupaya mengendalikan agar dalam proses produksi tidak ada zat-zat kimia berbahaya yang terlepas ke lingkungan dengan berbagai cara, apakah dengan mengolah limbah atau dalam proses produksinya diganti dengan menggunakan bahan kimia yang tidak berbahaya. Gerakan kimia hijau atau green chemistry yang disepakati oleh seluruh negara di dunia telah memberikan panduan praktik produksi di industri yang ramah lingkungan dengan mengeluarkan 12 prinsip kimia hijau. Seluruh negara mendorong setiap kegiatan yang melibatkan bahan kimia harus mengikuti panduan 12 prinsip kimia hijau tersebut, tidak terkecuali dalam kegiatan kita sehari-hari. Dengan demikian, hal yang bisa Anda lakukan adalah melihat ke dalam pabrik, apakah praktik kegiatan produksi sudah sesuai dengan yang seharusnya dan telah menerapkan prinsip kimia hijau. Namun, sebelum Anda melakukan itu, cobalah melihat diri sendiri apakah dalam kegiatan sehari-hari sudah mempraktikkan 12 prinsip kimia hijau? IPA Kimia SMA/MA Kelas X Pada November 2021, warga di suatu daerah, kembali diresahkan oleh bau busuk limbah dari salah satu pabrik. Bahkan bau tersebut mulai tercium tajam dari jarak 500 mendapati adanya pencemaran air jalur pipa pembuangan limbah cair dari pabrik tersebut. Saat diperhatikan, limbah cair tersebut volumenya meningkat dan banyak berbusa.
Apakah gerakan kimia hijau itu? Dalam rangka ikut terlibat dalam menjaga kelestarian Bumi, maka pada tahun 1998, Paul T. Anastas bersama dengan John C. Warner mengembangkan prinsip yang dijadikan sebagai panduan dalam mengelola zat kimia dalam proses industri dan seluruh aspek yang terkait dengan zat kimia yang dikenal dengan gerakan kimia hijau (green chemistry). Konsep Kimia Hijau memiliki dampak yang besar karena mencakup kegiatan-kegiatan di laboratorium penelitian industri, pendidikan, lingkungan, dan masyarakat umum. Kimia Hijau telah menunjukkan bagaimana ahli kimia dapat merancang produk dan proses secara berkelanjutan yang menguntungkan, sekaligus baik untuk kesehatan manusia dan lingkungan. Gerakan kimia hijau mendapat sambutan yang antusias, terbukti telah masuk dalam kurikulum sekolah, mendapat pendanaan pemerintah, dan pendirian Pusat Penelitian Kimia Hijau. Banyak universitas sekarang menawarkan kelas tentang Kimia Hijau dan Teknik Hijau. Beberapa institusi menawarkan penghargaan terhadap praktik kimia hijau di berbagai bidang. 1. Pengertian dan Prinsip Kimia Hijau Kimia hijau didefinisikan sebagai suatu upaya untuk merancang (mendesain) proses kimia dan produk kimia yang dihasilkan untuk mengurangi atau menghilangkan penggunaan dan pembentukan zat berbahaya. Definisi dan konsep Green Chemistry ini pertama kali dirumuskan pada awal tahun 1990. Sejak itu, diciptakan ratusan program dan inisiatif pemerintah tentang Kimia Hijau di seluruh dunia dengan program unggulan awal yang berlokasi di Amerika Serikat, Inggris, dan Italia. Program awal yang penting adalah pemberian Penghargaan Kimia Hijau dari Presiden Amerika Serikat yang dimulai pada tahun 1995, dan selanjutnya Institut Kimia Hijau didirikan pada tahun 1997. Penerbitan jurnal Kimia Hijau Royal Society of Chemistry jilid pertama dilakukan pada tahun 1999. Aspek terpenting dari Green Chemistry adalah konsep desain (rancangan). Dalam merancang suatu proses, seseorang tidak dapat melakukan desain secara kebetulan, tetapiharus sudah diperhitungkan dari berbagai aspek. Sebelum gerakan kimia hijau ini diterapkan, kebanyakan proseslebih menitikberatkan pada aspek ekonomi dan kurang memperhatikan dampak terhadap lingkungan. Kimia hijau berbeda dengan program mengurangi pencemaran atau membersihkan lingkungan dari pencemaran. Kimia hijau lebih menekankan pada upaya yang lebih mendasar dengan mencegah terjadinya pencemaran dari sumbernya yang utama. Untuk mewujudkan hal tersebut maka Paul T. Anastas dan Sumber: shutterstock.com Gambar 1.8 Pengelolaan limbah dilakukan untuk tetap menjaga kesehatan manusia dan lingkungan. BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 15
John C. Warner menyusun 12 prinsip yang harus dilakukan pada proses dan produksi bahan kimia yang selanjutnya disetujui dan dikenal sebagai 12 Prinsip Kimia Hijau. Infografis berikut menjelaskan 12 prinsip kimia hijau yang menjadi pedoman dasar dalam setiap kegiatan yang melibatkan proses dan produksi yang melibatkan bahan kimia. Gambar 1.9 Bagan 12 prinsip Kimia Hijau yang diterapkan dalam memproduksi dan menggunakan bahan kimia. IPA Kimia SMA/MA Kelas X Sumber: dokumen penerbit
Fotosintesis C6 H12O6 6CO2+ H2O C6H12O6 + 6O2 O2 H2O Pembusukan Sampah PembakaranSampah 2. Penerapan Kimia Hijau dalam Kehidupan Sehari-Hari Di sekitar kita, banyak proses kimia yang melibatkan bahan kimia, baik yang berlangsung secara alamiah atau dari kegiatan manusia. Proses kimia yang biasa disebut dengan reaksi kimia yang melibatkan terjadinya interaksi (reaksi) antara bahan kimia (zat kimia) dengan lingkungan atau zat kimia yang lain sehingga membentuk zat baru. Lakukan kegiatan berikut untuk memahami reaksi kimia yang terjadi di sekitar kita. Cermati dan kritisi infografis berikut, kemudian diskusikan dengan teman dalam kelompokmu untuk menjawab beberapa pertanyaan diskusi di bawah ini. Fotosintesis merupakan reaksi kimia antara gas karbon dioksida dan air menghasilkan gas oksigen dan karbohidrat. Perkaratan merupakan reaksi antara besi (Fe) dengan air (H2O) dan oksigen (O2 ) membentuk karat (Fe O ·H O). Pembusukan sampah merupakan reaksi terurainya zat kimia penyusun sampah oleh bakteri yang dapat menghasilkan bau tidak sedap dari gas amonia, hidrogen sulfida, dan lain-lain. Apakah setiap proses atau reaksi kimia berbahaya? Pembakaran sampah yang tidak sempurna menghasilkan gas karbon dioksida (CO2 ) dan karbon monoksida (CO) yang mencemari lingkungan. Soda kue (NaHCO2 ) pada saat dipanaskan akan terurai menghasilkan gas CO2 yang menyebabkan kue mengembang. 2 3 2 BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 17 Perkaratan Besi 2Fe O2 H2O Sumber: shutterstock.com 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O
Pertanyaan diskusi 1. Tunjukkan peristiwa reaksi kimia dari infografis di atas yang merupakan peristiwa alamiah dan peristiwa dari kegiatan manusia, dan mana reaksi yang menghasilkan zat berbahaya. 2. Tunjukkan peristiwa reaksi kimia dari infografis di atas yang merupakan reaksi yang menghasilkan zat yang dapat menyebabkan terjadinya kerusakan lingkungan atau mengancam kelestarianalam. 3. Apakah setiap zat atau reaksi kimia berbahaya bagi manusia dan alam sekitarnya? 4. Sebutkan kegiatan sehari-hari yang Anda lakukan, yang dapat menimbulkan reaksi kimia yang menghasilkan zat berbahaya bagi lingkungan atau mengancam kelestarian di alam. Proses reaksi kimia dan produksi bahan kimia yang dapat mengancam bagi kelestarian alam banyak terjadi pada dunia industri. Dengan adanya gerakan kimia hijau, beberapa industri telah melakukan upaya menerapkan 12 prinsip kimia hijau. Berikut beberapa contoh penerapannya. Penerapan 12 Prinsip Kimia Hijau dalam Industri Berikut adalah beberapa upaya yang dilakukan untuk menerapkan 12 prinsip kimia hijau dalam berbagai bidang industri. Kritisi dan cermati, kemudian diskusikan untuk menjawab pertanyaan diskusi di bawah ini. Perkloroetilena dengan rumus kimia Cl2CCCl2 , merupakan pelarut yang digunakan pada dry cleaning, yang bersifat karsinogen (pemicu kanker), serta dapat mencemari air tanah ketika dibuang. Teknologi baru yang ramah lingkungan adalah menggunakan karbon dioksida (CO2 ) cair dan surfaktan sebagai pelarut dalam dry cleaning. Pada proses pembuatan kertas putih, dahulu digunakan soda kaustik (NaOH) dan natrium sulfida (Na2S) sebagai pemutih sehingga menghasilkan limbah berbahaya. Saat ini, proses pemutihan kertas menggunakan hidrogen peroksida (H2O2 ) dan katalis untuk mengoksidasi, yang tidak berbahaya dan lebih efisien. Ketika mengering, cat minyak berbasis alkid menghasilkan uap yang banyak mengandung bahan kimia organik berbahaya. Saat ini telah dikembangkan campuran berbahan minyak kedelai dan gula sebagai resin pengganti yang dapat mengurangi kadar uap berbahaya hingga 50%. Pemadam api secara konvensional menggunakan busa (foam) yang mengandung bahan beracun yang dapat mencemari air dan merusak ozon. Busa jenis baru yang dinamakan pyro cool dapat digunakan sebagai bahan pemadam kebakaran tanpa menimbulkan bahan beracun. 18 IPA Kimia SMA/MA Kelas X
Proses penjernihan air limbah secara konvensional menggunakan alum (tawas) yang meninggalkan kadar ion beracun yang dapat memicu penyakit Alzheimer. Saat ini dikembangkan bubuk yang terbuat dari biji buah asam yang lebih ramah lingkungan. Plastik dari tepung singkong yang mudah terurai sudah banyak dikembangkan untuk menggantikan plastik yang berbahan baku minyak bumi yang sukar terurai. Plastik dari bahan tepung singkong mudah terurai oleh air dan mikroba. Air dan energi dalam jumlah yang sangat besar diperlukan dalam proses pembuatan chip komputer. Ilmuwan mengembangkan proses pembuatan chip dengan metode superkritikal karbon dioksida (CO2 ) sehingga banyak mengurangi penggunaan air dan energi. Industri obat (farmasi) mengembangkan obat-obatan dengan efek samping yang tidak berbahaya dengan metode yang lebih sedikit menghasilkan limbah berbahaya. Banyak proses produksi obat-obatan yang beralih menggunakan enzim sebagai katalis dari semula menggunakan logam sebagai katalis. Sel surya merupakan sumber energi ramah lingkungan yang terbarukan, rendah emisi karbon, dan dapat dimasalkan untuk memenuhi kebutuhan listrik yang semakin tinggi. Semakin tingginya penggunaan sel surya mengakibatkan penurunan penggunaan bahan bakar fosil dan mengurangi pencemaran gas rumah kaca. Bangunan ramah lingkungan mulai dimanfaatkan untuk meminimalkan dampak lingkungan. Penggunaan materi lokal, pencahayaan alami dengan menggunakan bahan yang memantulkan cahaya matahari, ventilasi alam, dan teknologi atap “hijau” dapat mengurangi penggunaan AC dan listrik sehingga mengurangi emisi karbon. Berdasarkan contoh di atas, diskusikan dengan teman/kelompok Anda hal-hal berikut. 1. Penerapan prinsip kimia hijau yang manakah masing-masing contoh di atas. 2. Carilah dari berbagai sumber (tuliskan sumbernya) beberapa contoh lain dari penerapan kimia hijau. 3. Kimia Hijau dan Isu Pemanasan Global Sebuah penelitian menyatakan bahwa pada tahun 2050, sekitar 95% wilayah Jakarta Utara akan terendam. Permukaan tanah di Jakarta Utara telah turun 2,5 meter dalam 10 tahun dan di beberapa bagian terus turun 25 cm setiap tahunnya. Penurunan ini dampak dari naiknya permukaan air laut yang disebabkan oleh perubahan iklim. Naiknya permukaan air laut terjadi karena mencairnya es di kutub dan akibat pemanasan global (global warming). BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 19
Perhatikan infografis tentang Pemanasan Global berikut dan jawablah pertanyaan diskusi bersama teman dalam kelompok Anda. PENYEBAB PEMANASAN GLOBAL Persentase gas penyumbang efek rumah kaca Penghijauan Pengelolaan sampah Memanfaatkan bahan bakar ramah lingkungan Energi alternatif nonfosil Pertanyaan diskusi 1. Berdasarkan infografis tersebut, jelaskan apa yang dimaksud dengan pemanasan global, (pengertian, apa penyebabnya, bagaimana terjadinya, dan apa yang dapat dilakukan untuk mencegah agar tidak lebih parah). 2. Jelaskan hubungan antara praktik kimia hijau dengan isu pemanasan global. 3. Presentasikan hasil diskusi di depan kelas. 20 IPA Kimia SMA/MA Kelas X Sumber: shutterstock.com
Salah satu penyebab terjadinya pemanasan global adalah terjadinya penipisan/lubang ozon yang berfungsi melindungi Bumi dari sinar ultraviolet yang berasal dari luar angkasa. Apa dan bagaimana lubang ozon itu, perhatikan infografis berikut. Sumber: shutterstock.com Setelah mencermati infografis tersebut, diskusikan dengan teman dalam kelompok Anda. 1. Apa pendapat Anda terkait lapisan ozon? 2. Apa yang dapat dilakukan untuk mencegah terjadinya lubang ozon? 3. Kegiatan apa saja yang Anda lakukan selama ini yang dapat merusak lapisan ozon, dan apa yang akan Anda lakukan?
3 3 2 Gambar berikut menunjukkan bagaimana kerusakan ozon terjadi akibat adanya freon yang terlepas ke stratosfer. 3. Zat hasil peruraian CFC merusak ozon. CFCl → CFCl + 2Cl O + Cl → ClO + O Di stratosfer, CFC terurai oleh sinar matahari. Gambar 1.10 Proses kerusakan ozon. Sumber: dokumen penerbit Banyak kegiatan kita sehari-hari yang secara sadar atau tidak, bertentangan (tidak sesuai) dengan prinsip kimia hijau. Lakukan inventarisasi, kegiatan apa saja yang tidak sesuai/tidak menerapkan prinsip kimia hijau, kemudian susunlah seperti pada tabel berikut. Prinsip Kimia Hijau Mencegah Limbah Masalah Polusi udara. Sebanyak 70 persen polusi udara di kota-kota besar disumbang oleh kendaraan bermotor, 60 persen di antaranya bersumber dari lubang knalpot kendaraan pribadi. Sikap Tidak malu/malas naik sepeda atau jalan kaki untuk pergi ke sekolah. Tindakan Membuat gerakan bersepeda bersama ke sekolah (sertakan foto/video) 22 IPA Kimia SMA/MA Kelas X
3. Cermati cuplikan artikel berikut. Plastik merupakan salah satu produk kimia yang sangat bermanfaat, karena sifat plastik yang mudah dibentuk, ulet, tahan air, dan sifat-sifat khusus lainnya. Pada perkembangannya, ternyata plastik menjadi masalah lingkungan yang serius karena limbah yang ditimbulkan tidak dapat terurai. Untuk mengatasi hal tersebut, saat ini mulai dikembangkan plastik yang mudah terurai yang berbahan dasar tepung singkong sebagai pengganti plastik bungkus, terutama untuk membungkus makanan dan kantong belanja. Berdasarkan potongan artikel tersebut, berilah tanda centang (✓) pernyataan yang benar dan tanda silang (X) pernyataan yang salah. Pernyataan Benar Salah A. Sifat plastik yang menimbulkan masalah lingkungan adalah tahan panas dan ulet. B. Plastik dari tepung singkong ternyata masih mahal, maka cara untuk mengatasi masalah plastik adalah dengan mendaur ulang karena semua plastik dapat didaur ulang. 1. Di antara kegiatan-kegiatan sehari-hari berikut yang bertentangan dengan prinsip kimia hijau adalah . . . A. Memilih menggunakan daun untuk membungkus makanan daripada plastik. B. Membersihkan sampah dengan cara membakarnya di tempat sampah. C. Lebih memilih raket nyamuk daripada menggunakan obat nyamuk bakar. D. Memilah sampah sesuai jenisnya, menimbun sampah organik, dan membuang sampah anorganik di tempat sampah. E. Berjalan kaki atau bersepeda untuk bepergian pada jarak dekat daripada menggunakan sepeda motor. Jawaban: B Pembahasan: Membakar sampah merupakan tindakan yang tidak tepat karena menyebabkan timbulnya gas rumah kaca dan gas beracun lainnya ke udara. 2. Di antara gas-gas berikut yang mempunyai andil terbesar terjadinya efek rumah kaca adalah . . . . A. karbon monoksida D. metana B. karbon dioksida E. hidrokarbon C. oksida nitrogen Jawaban: B Pembahasan: Karbon dioksida (CO2 ) mempunyai sumbangan 77% sebagai gas rumah kaca. Contoh Soal dan Pembahasan
Pernyataan Benar Salah C. Pengembangan plastik dari tepung singkong merupakan penerapan prinsip kimia hijau. D. Pembuatan plastik dari tepung singkong merupakan penerapan prinsip menggunakan bahan baku terbarukan. Pembahasan: Jawaban A: Salah Hal yang mengakibatkan masalah lingkungan dari plastik adalah sifatnya yang sukar terurai, sehingga limbah plastik menumpuk dan merusak ekosistem tanah dan laut. Jawaban B: Salah Hanya beberapa jenis plastik yang dapat didaur ulang. Hal itupun hanya terbatas beberapa kali, sedangkan banyak plastik yang tidak dapat didaur ulang. Jawaban C: Benar Pengembangan plastik dari tepung singkong sesuai dengan prinsip kimia hijau mencegah limbah, mendesain produk yang mudah terurai, dan menggunakan bahan baku yang terbarukan. Jawaban D: Benar Tepung singkong merupakan bahan yang terbarukan, artinya produknya dapat segera disediakan secara alamiah, berbeda dengan plastik konvensional yang bahan bakunya dari minyak bumi, dan untuk membentuk minyak bumi perlu waktu jutaan tahun atau tidak terbarukan. D. Peran Nanoteknologi dalam Praktik Kimia Hijau Perhatikan infografis berikut. Sumber: shutterstock.com Gambar 1.11 Perkembangan teknologi radio. IPA Kimia SMA/MA Kelas X Radio Tabung pada awal tahun 1900-an (60 cm × 30 cm × 40 cm) Radio Transistor tahun 1950-an (40 cm × 10 cm × 20 cm) Radio Transistor mini tahun 1980-an (10 cm × 5 cm × 8 cm) Radio Chip Digital tahun 2010-an (80 mm × 10 mm × 30 mm) Bagian dalam radio tabung Bagian dalam radio transistor Bagian dalam radio transistor mini Bagian dalam radio digital 24
Infografis tersebut menunjukkan perkembangan teknologi radio, yang sekarang dapat diakses dari telepon genggam. Apa komentar Anda terhadap perkembangan radio di atas? Bagaimana merangkai alat-alat elektronik yang ada di dalamnya? Perangkat pada radio tabung dan radio transistor mungkin masih dapat dibuat secara manual dengan menggunakan solder dan alat bantu lainnya, tetapi bagaimana dengan merangkai radio digital secara manual? Itulah perkembangan teknologi perangkat keras yang berkembang pesat saat ini. Perkembangan tersebut disebabkan manusia telah mampu membuat benda-benda yang berukuran sangat kecil, yaitu berukuran 1–100 nanometer (1 nm = 10–9 m). Teknologi yang berkaitan dengan partikel (benda) dengan ukuran nano disebut dengan nanoteknologi. 1. Pengertian Nanoteknologi dan Partikel Nano Secara umum, nanoteknologi adalah teknologi yang berada pada skala nano yang dikembangkan untuk penelitian dan industri, seperti halnya chips yang ada pada radio digital, telepon genggam, dan sebagainya. Nanoteknologi berkaitan dengan nanopartikel dalam pembuatan (synthesize) dan penggunaan (application). Nanopartikel adalah partikel yang berukuran kurang dari 100 nanometer (nm). Sebagai catatan, lebar dari suatu atom berkisar antara 0,1 sampai 0,5 nm. Jadi, rata-rata suatu nanopartikel terdiri dari 10 – 105 atom. Glukosa Protein DNA Virus Sel Butiran garam Bola tenis 10–1 1 10 102 103 104 105 106 107 108 nanometer Sumber: shutterstock.com Gambar 1.12 Perbandingan ukuran nanopartikel molekul glukosa, protein, DNA, virus, sel, dan bola tenis. Pada partikel suatu zat berukuran sangat kecil, perbandingan antara luas permukaan dan volume dari zat tersebut akan sangat besar. Hal tersebut menimbulkan efek kuantum yang disebut “quantum size effect” sehingga sifat dari suatu zat ketika berukuran nano akan sangat berbeda dengan sifat umumnya. Perbedaan sifat tersebut dapat meliputi sifat optik, titik leleh, kemagnetan, dan sifat kelistrikan. Perbedaan sifat inilah yang digunakan ilmuwan untuk merancang (mendesain) produkproduk berteknologi tinggi dalam berbagai bidang meliputi farmasi, elektronik, perlengkapan militer, dan lain sebagainya. BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 25
2. Perkembangan Nanoteknologi Pandangan tentang nanoteknologi pertama kali dikenalkan oleh Richard P. Feynman pada 29 Desember 1959. Dalam penjelasannya, Feynman membayangkan untuk membuat suatu benda yang berukuran sangat kecil dengan cara menyusun atom per atom dan molekul per molekul. Adapun bidang ilmu nanoteknologi sendiri pertama kali diusulkan oleh NorioTaniguchi, seorang professor dari Tokyo University of Science pada 1974. Perkembangan nanoteknologi mulai terlihat ketika Scanning Tunneling Microscope (STM) ditemukan oleh Binnig dan Rohrer pada 1985. STM dapat mendeteksi permukaan yang lebih kecil dari 0.1 nm dengan kedalaman 0.01 nm. STM kemudian digunakan oleh tim peneliti dari IBM untuk mencetak tulisan “IBM” pada permukaan nikel dengan membombardir permukaan tersebut menggunakan atom xenon. Penemuan berikutnya adalah Atomic Force Microscope (AFM), yang ditemukan pada 1986, yang dapat memberikan citra tiga dimensi (3D). Fulerena Carbon nanotubes (CNTs) Grafena Sumber: shuttherstock.com Gambar 1.13 Citra tiga dimensi beberapa molekul. Fulerena merupakan molekul karbon yang tersusun dari 60 atom karbon carbon (C60) berbentuk bola yang ditemukan oleh Kroto pada tahun 1985. Pada tahun 1991, Iijima menemukan molekul karbon yang mempunyai bentuk tabung (Carbon nano tubes atau CNTs). Saat ini, CNTs antara lain digunakan sebagai bahan komposit untuk meningkatkan sifat mekanis (kuat, ulet), termal (penghantar panas), dan elektrik (daya hantar listrik lebih baik daripada perak dan tembaga). Penggunaannya antara lain pada komponen material ringan dan kuat pada sepeda dan alat olahraga, zat warna, dan lem. Molekul karbon yang lain, grafena yaitu molekul karbon yang tersusun dalam bentuk lembaran dengan konfigurasi sarang lebah dengan ketebalan satu atom karbon. Grafena memiliki sifat fleksibel, kuat, transparan, dan konduktif. Oleh karena sifatnya yang transparan dan konduktif, grafena dapat diaplikasikan pada panel surya, lampu LED, panel sentuh (touch screen) layar telepon genggam. 26 IPA Kimia SMA/MA Kelas X
Tabel 1.3 Perbandingan sifat karbon dalam berbagai bentuk dan ukuran. Sifat Partikel Biasa Partikel Nano Grafit (Arang) Intan Fulerena CNTs Grafena Kekerasan Lunak, rapuh mudah patah Keras tetapi rapuh mudah pecah Keras Sangat keras, kuat, dan lentur Sangat keras kuat, dan lentur. Penampakan Hitam Transparan dan berwarna apabila dikotori Hitam padat Hitam padat Hitam padat Daya Hantar Listrik Konduktor Nonkonduktor Semikonduktor Konduktor Konduktor Daya Hantar Panas Rendah Tinggi Tinggi Tinggi Tinggi Penggunaan Isi pensil, campuran pelumas Perhiasan, mata bor Farmasi (pengikat obat) Alat olahraga, kerangka sepeda Layar LCD, layar sentuh komputer 3. Penerapan Nanoteknologi dalam Kimia Hijau Nanoteknologi sangat mendukung pelaksanaan kimia hijau. Berkat nanoteknologi, 12 prinsip kimia hijau lebih mudah diterapkan dalam proses industri. Berikut hubungan antara nanoteknologi dengan penerapan kimia hijau. Tabel 1.4 Hubungan antara nanoteknologi dengan penerapan kimia hijau. No. 12 Prinsip Kimia Hijau Penerapan Nanoteknologi yang Mendukung 1. Pencegahan limbah Pengembangan sintesis model baru dengan menggunakan partikel nano akan dapat mengurangi, bahkan menghilangkan limbah produksi. 2. Manajemen atom yang baik Penggunaan partikel nano akan dapat memperhitungkan dengan tepat sehingga tidak ada atom yang terbuang. 3. Proses sintesis kimia yang lebih aman Dengan teknologi nano dapat ditemukan dan dikembangkan pereaksi dan pelarut yang ramah lingkungan dan produk yang tidak beracun. 4. Rancang bahan kimia yang lebih aman Nanoteknologi berperan membuat bahan yang mempunyai sifat fisis dan kimia tidak berbahaya atau beracun. 5. Penggunaan pelarut dan bahan pendukung yang aman Dalam praktiknya, nanoteknologi menghindari penggunaan pelarut dan bahan kimia berbahaya karena pelarut dalam nanoteknologi bersifat khusus. 6. Rancang proses yang efisien energi Dengan teknologi nano, proses produksi dapat dilakukan pada suhu dan tekanan ruang sehingga dapat menghemat energi. 7. Gunakan bahan baku yang terbarukan Salah satu hasil nanoteknologi yang dikembangkan adalah penggunaan bahan alam (ganggang, tumbuhan, buah) sebagai bahan baku sintesis katalisator. BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 27
TiO2 Lanjutan Tabel 1.4 No. 12 Prinsip Kimia Hijau Penerapan Nanoteknologi yang Mendukung 8. Kurangi produk turunan yang tidak perlu Proses produksi nanoteknologi bersifat khas dan hanya menghasilkan produk yang diinginkan tanpa ada produk sampingan/turunan. 9. Gunakan katalis Salah satu bidang kegiatan nanoteknologi adalah menemukan katalis nano yang efisien. 10. Desain produk yang mudah terurai Salah satu kajian pada nanoteknologi adalah untuk mengetahui perilaku nanomaterial di lingkungan. Oleh karena itu, dengan nanoteknologi dapat merancang produk yang mudah terurai setelah dimanfaatkan dan tidak mencemari lingkungan. 11. Pencegahan polusi secara real time Dalam nanoteknologi telah dikembangkan penelitian dan pengembangan nanomaterial yang rendah biaya dan aman dalam proses produksi. 12. Prosedur yang aman untuk mencegah kecelakaan Nanoteknologi mengadopsi prinsip ini dalam mengembangkan produk nanomaterial. 4. Produk-Produk Nanoteknologi Mungkin Anda tidak menyadari bahwa setiap hari Anda memanfaatkan hasil nanoteknologi untuk keperluan seharihari. Misalnya bahan pembersih muka, bahan pelindung cat mobil (nanoceramics), dan layar sentuh telepon genggam yang Anda gunakan. Semua bahan tersebut merupakan produk nanoteknologi. Cermati infografis berikut, kemudian diskusikan dengan teman dalam kelompok Anda pertanyaan diskusi di bawah ini. NANOTEKNOLOGI DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI UV-A UV-B UV-A 320-400 nm UV-B 290-320 nm 28 IPA Kimia SMA/MA Kelas X Ag Ag Ag ZnO ANTIMIKROBA TABIR SURYA
Pertanyaan diskusi 1. Sebutkan contoh lain penerapan nanoteknologi dalam kehidupan sehari-hari. 2. Carilah contoh-contoh penerapan nanoteknologi dalam bidang kedokteran, energi, dan pertanian dari berbagai sumber (buku, internet, dan lain-lain) kemudian presentasikan di depan kelas. 1. Nanoteknologi merupakan teknologi yang bekerja pada nanopartikel (nanomaterial) yang mempunyai ukuran . . . . A. 1–100 m D. 1–100 nm B. 1–100 cm E. 1–100 μm C. 1–100 mm Jawaban: D Pembahasan: Titik berat nanoteknologi adalah pada partikel yang berukuran kurang dari 100 nm. 2. Sifat partikel nano sangat berbeda dari sifat partikel berukuran besar. Hal tersebut disebabkan oleh . . . . A. ukuran yang sangat kecil D. pengaruh medan listrik B. adanya efek kuantum E. titik lebur yang tinggi C. pengaruh medan magnetik Jawaban: B Pembahasan: Adanya perbandingan luas permukaan dan volume yang sangat besar menimbulkan efek kuantum yang berakibat sifat partikel nano sangat berbeda dengan sifat partikel berukuran besar. BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 29 NANOPERAK ANTI MIKROBA NANO SB/SnO2 ANTISTATIK NANO ZnO/TiO2 PENYERAP UV NANOSILIKA ANTI AIR PAKAIAN ALAT OLAHRAGA 6 LEBIH RINGAN DARI BAJA 100 LEBIH KUAT DARI BAJA KARBON NANOTUBE Contoh Soal dan Pembahasan
Pilihlah satu jawaban yang benar. 1. ( )Gerakan kimia hijau dilatarbelakangi oleh . . . . A. terancamnya kelestarian bumi karena pencemaran yang diakibatkan oleh bencana alam B. mencairnya es di kutub akibat adanya pemanasan global yang semakin meningkat C. banyaknya produk bahan kimia yang tidak berguna bagi manusia dan memboroskan sumber daya alam D. pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh proses sintesis dan penanganan produk kimia tidak tepat E. semakin besarnya desakan dari pecinta lingkungan untuk melakukan gerakan penyelamatan bumi 2. Sikap yang Anda pilih berikut yang tidak dapat mendukung gerakan kimia hijau adalah . . . A. Lebih memilih bersepeda ke sekolah daripada naik motor. B. Lebih memilih daun daripada plastik untuk membungkus makanan. C. Membakar sampah supaya tidak menumpuk limbah di sekitar rumah. D. Menggunakan bahan pembersih toilet secukupnya. E. Lebih memilih sapu tangan daripada tisu untuk membersihkan muka. 3. Gerakan kimia hijau (green chemistry) bertujuan untuk mencegah terjadinya polusi lingkungan akibat bahan kimia berbahaya. Berikut ini yang bukan merupakan bagian dari gerakan kimia hijau adalah . . . A. Membuat desain proses dan produk yang melibatkan bahan kimia agar tidak menyebabkan bahan kimia berbahaya lepas ke lingkungan. B. Penghematan bahan kimia dengan penerapan ekonomi atom sehingga sumber daya alam dapat dihemat. C. Penerapan 12 prinsip kimia hijau secara luas dalam setiap kegiatan yang memanfaatkan dan memproduksi bahan kimia. D. Melakukan eksploitasi sumber daya dengan perencanaan yang efektif dan efisien sehingga sumber daya alam dapat dihemat. E. Melakukan penelitian-penelitian untuk menemukan bahan alam sebagai katalis yang efektif dan ramah lingkungan. 4. Perhatikan gambar berikut. Salah satu penyebab terjadinya pemanasan global adalah efek rumah kaca (greenhouse effect). Yang dimaksud dengan efek rumah kaca adalah . . . . A. meningkatnya suhu sekitar akibat banyaknya bangunan yang berdinding kaca di kota-kota besar yang padat penduduk B. terjadinya pantulan cahaya matahari oleh kaca-kaca di gedung pencakar langit yang diserap oleh permukaan tanah C. terhambatnya sinar matahari yang akan masuk ke Bumi karena terhalang gas rumah kaca IPA Kimia SMA/MA Kelas X
D. terperangkapnya energi dari cahaya matahari di atmosfer karena pantulan cahaya dari Bumi ke luar angkasa tertahan oleh gas rumah kaca E. meningkatnya gas-gas rumah kaca yang dapat menimbulkan panas karena sifatnya yang menyerap panas Matahari 5. Penyebab utama terjadinya lubang ozon di stratosfer adalah adanya gas perusak ozon (GPO). Gas yang mempunyai daya perusak ozon paling besar adalah . . . . A. uap air (H2O) B. nitrogen (N2 ) C. oksigen (O2 ) D. karbon dioksida (CO2 ) E. freon (CHCl3 ) 6. Penggundulan hutan dapat menyebabkan terjadinya pemanasan global sebab hutan berfungsi . . . . A. menahan cahaya matahari untuk memantul kembali ke angkasa B. menyerap gas oksigen untuk melakukan fotosintesis C. menyebabkan udara terasa sejuk karena melepas oksigen D. menyerap gas karbon dioksida yang merupakan gas rumah kaca E. memberikan perlindungan terhadap tanah agar tidak terkena sinar matahari 7. Pemanfaatan partikel nano pada nanoteknologi didasarkan pada . . . . A. sifat partikel nano yang sangat khas dan berbeda dari partikel besar B. kebutuhan pemanfaatan teknologi tinggi dari nanoteknologi C. nanoteknologi merupakan teknologi yang sederhana dan murah D. nanoteknologi mendukung gerakan kimia hijau E. partikel besar cenderung sukar dikendalikan sifatnya 8. Partikel nano dari karbon yang digunakan untuk pembuatan alat-alat olahraga (raket, kerangka sepeda) karena sifatnya yang kuat dan ringan adalah . . . . A. grafit B. intan C. fulerena D. grafena E. carbon nanotubes (CNTs) 9. Berikut ini yang bukan peran nanoteknologi dalam mendukung gerakan kimia hijau adalah . . . A. Mengembangkan sintesis model baru dengan menggunakan partikel nano untuk mengurangi bahkan menghilangkan limbah produksi. B. Penggunaan partikel nano dapat memperhitungkan dengan tepat jumlah zat yang direaksikan sehingga tidak ada atom yang terbuang. C. Dengan teknologi nano proses produksi dapat dilakukan pada suhu dan tekanan ruang sehingga bisa hemat energi. D. Nanoteknologi merupakan teknologi tinggi yang memerlukan alat-alat yang canggih sehingga dihasilkan produk yang canggih pula. E. Proses produksi nano teknologi bersifat khas dan hanya menghasilkan produk yang diinginkan tanpa ada produk sampingan/ turunan. 10. Berikut yang merupakan prinsip kimia hijau (green chemistry) yang secara langsung tidak sejalan dengan upaya untuk mencegah terjadinya pemanasan global lebih parah adalah . . . A. Merancang prosedur yang aman untuk mencegah kecelakaan. B. Melakukan prosedur untuk mencegah limbah. C. Merancang proses yang efisien energi. D. Menggunakan bahan baku yang terbarukan. E. Mencegah polusi secara real time. BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 31
E. Rumus Kimia, Tata Nama, dan Persamaan Reaksi 1. Rumus Kimia dan Tata Nama Rumus kimia suatu zat menyatakan komposisi dari partikel terkecil penyusun zat tersebut, yang dinyatakan dengan lambang unsur, serta perbandingan jumlah atom-atom unsur penyusun partikel tersebut yang dinyatakan dengan angka (angka 1 tidak dituliskan). Jadi, dalam rumus kimia terdapat lambang unsur dan kadang disertai angka yang ditulis agak ke bawah (subscripts) dari atom-atom penyusunnya. Perhatikan bagan tentang rumus kimia, rumus molekul, dan rumus struktur di bawah ini. Perhatikan contoh soal, kemudian kerjakan soal-soalnya. IPA Kimia SMA/MA Kelas X H2O C2H4O2 H H C H C O O H 32
1. Trinitrotoluena atau TNT merupakan salah satu bahan peledak. Setiap molekul TNT tersusundari 7 atom karbon, 5 atom hidrogen, 3 atom nitrogen, dan 6 atom oksigen, maka rumus molekul TNT adalah . . . . A. CHNO D. C7H5 (NO)2 B. C7H5N3O6 E. (C7H5 )(NO2 ) 3 C. 7N5H3N6O Jawaban: B Pembahasan: TNT mempunyai rumus kimia C7H5N3O6 dengan nama IUPAC: 2,4,6-Trinitrotoluena. 2. Alkohol merupakan senyawa yang setiap molekulnya tersusun dari 2 atom karbon, 6 atom hidrogen, dan 1 atom oksigen. Penulisan rumus 2 molekul alkohol yang benar adalah . . . . A. (C2H6O)2 D. (CH3 ) 2O B. (CH3 ) 2O E. 2C2H6O C. (C2H6O)2 Jawaban: E Pembahasan: Alkohol mempunyai rumus kimia C2H6O. Jadi, penulisan rumus 2 molekul alkohol adalah 2C2H6O. A. Pilihlah satu jawaban yang benar. 1. Rumus kimia berikut yang merupakan rumus empiris adalah . . . . D. Penulisan rumus empiris dari fenol yang benar adalah (CH )O A. C H O D. H O 3 2 6 2 2 2 B. N2O4 E. C3H6 C. KCl 2. Antiseptik yang dikenal dengan nama Karbol mengandung bahan aktif senyawa fenol yang mempunyai rumus kimia C6H6O. Pernyataan berikut yang tidak benar adalah . . . A. Setiap molekul fenol tersusun dari 6 atom karbon, 6 atom hidrogen, dan 1 atom oksigen. B. Untuk menyatakan 5 molekul fenol dituliskan dengan 5C H O E. Dalam 3 molekul fenol terdapat masing-masing 18 atom karbon dan hidrogen. B. Jawablah dengan singkat dan jelas. 1. Apa perbedaan antara rumus kimia, rumus molekul, dan rumus empiris? 2. Bagaimana rumus empiris dari senyawasenyawa berikut. a. C2H4 d. Al2Br6 b. C6H6 e. K2Cr2O7 6 6 c. P O C. Rumus kimia fenol di atas merupakan rumus molekul sekaligus merupakan rumus empiris. 4 10 3. Apa perbedaan dari rumus kimia P4 dan 4P? Contoh Soal dan Pembahasan
BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 33
Senyawa diberi nama dengan aturan-aturan tertentu. Selain itu, suatu senyawa kadang-kadang diberi nama khusus, misalnya urea, glukosa, dan lain sebagainya. Pemberian nama suatu senyawa diatur oleh badan internasional IUPAC (International Union and Pure Applied Chemistry) dan diikuti oleh semua negara. Nama suatu senyawa kimia berkaitan dengan rumus kimia dari senyawa tersebut. Contoh: NaCl : natrium klorida (garam dapur) CaCl2 : kalsium klorida MgO : magnesium oksida CO2 : karbon dioksida atau gas asam arang NaOH : natrium hidroksida atau soda kaustik a. Nama Senyawa Ion (Gabungan Ion-Ion) Senyawa ion diberi nama sesuai dengan nama ion positif (kation) dan ion negatif (anion). Nama ion positif disebut lebih dahulu. Contoh: Anion Kation Cl– klorida SO 2– 4 sulfat PO 3– 4 fosfat Na+ Natrium NaCl Natrium klorida Na2SO4 Natrium sulfat Na3PO4 Natrium fosfat Fe2+ besi(II) FeCl2 Besi(II) klorida FeSO4 Besi(II) sulfat Fe3 (PO4 ) 2 Besi(II) fosfat Cr3+ Krom(III) CrCl3 Krom(III) klorida Cr2 (SO4 ) 3 Krom(III) sulfat CrPO4 Krom(III) fosfat Tabel 1.5 Daftar Nama Ion Positif (Kation). Kation Bermuatan +1 Kation Bermuatan +2 Kation Bermuatan +3 dan +4 Rumus Nama Rumus Nama Rumus Nama H+ NH4+ Na+ K+ Ag+ Li+ asam amonium natrium kalium perak litium Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+ Fe2+ Cu2+ Zn2+ Pb2+ Sn2+ magnesium kalsium stronsium barium besi(II) tembaga(II) zink timbel(II) timah(II) Fe3+ Cr3+ Al3+ Co3+ Ni3+ Sn4+ Pb4+ besi(III) krom(III) aluminium kobalt(III) nikel(III) timah(IV) timbel(IV) 34 IPA Kimia SMA/MA Kelas X
Tabel 1.6 Daftar Anion Poliatomik. Anion Bermuatan –1 Anion Bermuatan –2 Anion Bermuatan –3 Rumus Nama Rumus Nama Rumus Nama NO2– NO3– CH3COO– ClO– ClO2 – ClO3– ClO4– CN– MnO4– nitrit nitrat asetat hipoklorit klorit klorat perklorat sianida permanganat SO32– SO42– CO32– SiO32– CrO42– Cr2O72– MnO24– C2O42– sulfit sulfat karbonat silikat kromat dikromat manganat oksalat PO3 – PO43– AsO32– AsO42– fosfit fosfat arsenit arsenat b. Nama Senyawa Biner Senyawa biner diberi nama sesuai dengan nama unsur pembentuknya dan disebutkan jumlahnya (1 : mono; 2 : di; 3 : tri; 4 : tetra; 5 : penta; 6 heksa; 7 : hepta) dan unsur yang di belakang ditambah dengan akhiran ida. Contoh: Rumus Molekul Nama Nama Lain SO2 Belerang dioksida Sulfur dioksida CS2 Karbon disulfida N2O4 Dinitrogen tetroksida Nitrogen tetroksida P2O5 Difosfor pentoksida Fosfor pentoksida CO Karbon monoksida CO2 Karbon dioksida SCl4 Silikon tetraklorida 1. Penulisan dengan rumus kimia yang benar untuk 2 molekul asam oksalat, di mana setiap molekulnya tersusun dari 2 atom hidrogen, 2 atom karbon, dan 4 atom oksigen adalah . . . . A. H4C4O8 B. HCO2 C. H2C2O4 D. 2H2C2O4 E. (H2C2O4 ) 2 Jawaban: D BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 35 Contoh Soal dan Pembahasan
Pembahasan: Rumus molekul menyatakan jumlah sesungguhnya setiap molekul asam oksalat maka rumus molekulnya H2C2O4 . Adapun angka 2 di depan rumus molekul menunjukkan jumlah molekulnya karena disebutkan 2 molekul asam oksalat. 2. Pada kristal kalsium klorida, setiap ion kalsium Ca2+ dikelilingi oleh 2 ion klorida (Cl– ). Rumus kimia kalsium klorida yang tidak mungkin adalah . . . . A. CaCl D. Ca2Cl B. Ca2Cl4 E. (CaCl)2 C. Ca10Cl20 Jawaban: A Pembahasan: Rumus kimia senyawa selalu ditulis netral (tanpa muatan), karena apabila bermuatan berarti rumus kimia ion. Oleh karena ion kalsium bermuatan +2 dan ion klorida bermuatan –1 maka agar netral setiap 1 ion Ca2+ harus bergabung dengan 2 ion Cl− . Jadi, rumus kimia yang perbandingan Ca2+ ; Cl− = 1 : 2 benar, sedangkan rumus empirisnya hanya satu, yaitu CaCl 2 sebab rumus empiris harus merupakan perbandingan terkecil. Pilihlah satu jawaban yang benar. 1. ( ) Pupuk ZA merupakan pupuk sintetis yang kandungan utamanya amonium sulfat yang merupakan senyawa gabungan dari ion amonium (NH + ) dan ion sulfat (SO 2– ). 3. Rumus kimia pada sel-3 yang benar adalah . . . . A. KNO3 D. K2 (NO3 ) 2 B. K2NO3 E. K3NO 4 4 Rumus kimia ZA yang benar adalah . . . . A. NH4SO4 D. N2H8SO4 B. NH4 (SO4 ) 2 E. SO4NH4 C. K(NO3 ) 2 4. Rumus kimia pada sel-4 yang benar adalah . . . . C. (NH4 ) 2SO4 A. KPO4 D. K4PO 2. Di antara rumus kimia berikut yang bukan merupakan rumus empiris adalah . . . . B. K(PO)4 E. K3 (PO2 ) 2 C. K3PO4 A. P2O5 D. CrCl3 5. Nama dari senyawa Mg N adalah . . . . B. (CH O) E. Pb(NO ) 3 2 2 6 C. PbI2 3 2 A. mangan nitrogenida B. mangan nitrida Untuk menjawab pertanyaan 3 dan 4, cermati tabel berikut. C. magnesium nitrogenida D. magnesium nitrida E. magnesium nitrat 6. Rumus kimia yang paling tepat dari senyawa nitrogen pentoksida adalah . . . . A. N2O5 D. N2O B. N O E. NO 2 4 Anion Kation NO– 3 CO 2– 3 PO 3– 4 K+ 3 K2CO3 4 Mg2+ Mg(NO3 ) 2 Mg3 (PO4 ) 2 Fe3+ 5
IPA Kimia SMA/MA Kelas X C. N2O3 36
2. Persamaan Reaksi Persamaan reaksi menggambarkan rumus kimia zat-zat pereaksi (reaktan) dan zat-zat hasil reaksi (produk) yang dibatasi dengan tanda panah dan dilengkapi wujud zat yang terlibat dalam reaksi yang disingkat (s) dari kata solid berarti zat padat; (l) dari kata liquid berarti zat cair; (aq) dari kata aqueous yang berarti larutan dalam air dan (g) dari kata gas yang berarti berwujud gas. A + B C + D Reaktan Produk Contoh: a. Arang atau karbon jika dibakar sempurna dengan oksigen akan menghasilkan gas karbon dioksida. Rumus kimia karbon adalah C dan wujudnya padat, gas oksigen O2, dan gas karbon dioksida CO2. Persamaan reaksi dari pernyataan tersebut dituliskan sebagai berikut. C(s) + O2(g) CO2(g) b. Batu pualam yang berwujud padat dengan rumus kimia CaCO3 apabila dimasukkan ke dalam larutan asam klorida yang rumus kimianya HCl, akan berubah menjadi larutan kalsium klorida yang rumus kimianya CaCl2, air (H2O), dan gas karbon dioksida (CO2). Persamaan reaksinya dituliskan sebagai berikut. CaCO3 (s) + 2HCl(aq) CaCl2 (aq) + H2O(l) + CO2 (g) Untuk menuliskan persamaan reaksi dengan benar (setara) maka harus diperhatikan hal-hal sebagai berikut. 1) Penulisan rumus kimia zat-zat pereaksi dan hasil reaksi harus benar. 2) Jumlah atom-atom sebelum reaksi (di belakang tanda panah) harus sama dengan jumlah atom-atom sesudah reaksi (di depan tanda panah). 3) Untuk membuat persamaan reaksi menjadi setara diperbolehkan mengubah jumlah rumus kimia (jumlah molekul atau satuan rumus) tetapi tidak boleh mengubah rumus kimia zat-zat yang terlibat persamaan reaksi. Jumlah satuan rumus kimia (angka di depan rumus kimia) disebut dengan koefisien. Contoh-1: Persamaan belum sempurna: H2 (g) + O2 (g) H2O(l) Perubahan yang dilakukan Keterangan H2 (g) + O(g) H2O(l) Salah, karena mengubah rumus kimia molekul oksigen. O bukan molekul oksigen tetapi atom oksigen. BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 37
Perubahan yang dilakukan Keterangan H2 (g) + O2 (g) H2O2 (l) Salah, karena rumus kimia air adalah H2O, sedangkan H2O2 adalah rumus kimia hidrogen peroksida. H2 (g) + ½O2 (g) H2O(l) Dapat dibenarkan, koefisien O2 dapat dibulatkan dengan dikalikan 2. 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O(l) Yang benar dan baik karena tidak ada pecahan. Contoh-2: Al(s) + H2SO4 (aq) Al2 (SO4 )3 (aq) + H2 (g) • Langkah-1: Setarakan atom Al dengan menambah koefisien Al. 2Al(s) + H2SO4 (aq) Al2 (SO4 )3 (aq) + H2 (g) • Langkah-2: Setarakan atom S dengan menambahkan koefisien di depan H2SO4 . 2Al(s) + 3H2SO4 (aq) Al2 (SO4 )3 (aq) + H2 (g) • Langkah-3: Setarakan atom H dengan menambah koefisien H2 2Al(s) + 3H2SO4 (aq) Al2 (SO4 )3 (aq) + 3H2 (g) A. Pili hla h sat u jaw aba n yan g ben ar. 1. Perhatikan persamaan reaksi berikut. aMnO2 (s) + bHCl(l) cMnCl2 (aq) + d H2O(l) + eCl2 (g) Jika telah disetarakan, maka nilai a, b, c, d, dan e berturut-turut . . . . A. 1 – 4 – 1 – 1 – 1 B. 1 – 4 – 1 – 2 – 1 C. 2 – 4 – 2 – 2 – 1 D. 2 – 2 – 1 – 1 – 2 E. 2 – 2 – 1 – 1 – 1
A. a = c + d B. jika a = 1 maka nilai b = 7 C. b = c + d D. b = ½d E. b = c + ½d 3. ( )Logam zink bereaksi dengan larutan asam klorida menghasilkan larutan zink klorida dan gas hidrogen. Pernyataan tersebut di dalam reaksi kimia dituliskan dengan . . . . 2. Reaksi pembakaran gas butana (C4H10) A. Zn(s) + HCl(aq) ZnCl(aq) + H(g) B. Zn(s) + 2HCl(l) ZnCl2 (l) + H2 (g) dituliskan dengan persamaan reaksi berikut. aC4H10(g) + bO2 (g) cCO2 (g) + dH2O(l) Setelah disetarakan, maka berlaku . . . . C. Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl2 (aq) + H(g) D. Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl2 (aq) + H2 (g) E. Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl(aq) + H2 (g) IPA Kimia SMA/MA Kelas X
B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jelas. 1. Setarakan persamaan reaksi berikut. a. NaOH(aq) + H2SO4 (aq) Na2SO4 (aq) + H2O(l) b. N2 (g) + H2 (g) NH3 (g) c. Fe2O3 (s) + HCl(aq) FeCl3 (aq) + H2O(l) d. MnO2 (s) + HCl(aq) MnCl2 (aq) + H2O(l) + Cl2 (g) e. Fe2O3 (s) + CO(g) Fe(s) + CO2 (g) RANGKUMAN • Ilmu kimia adalah ilmu yang mempelajari struktur dan sifat, perubahan materi, dan energi yang menyertainya. • Langkah dalam metode ilmiah mulai dari menemukan masalah, melakukan observasi, menyusun hipotesis, menguji hipotesis, melakukan penelitian, dan mengolah data untuk menguji hipotesis dan mendapatkan simpulan. • Ilmu kimia berperan penting dalam bidang kedokteran dan farmasi, pertanian dan pangan, industri, penegakan hukum, dan pengembangan ilmu lain. • Kimia hijau merupakan upaya untuk merancang proses kimia dan produk yang dihasilkan dengan tujuan menghindarkan timbulnya zat yang lebih berbahaya. • Terdapat 12 prinsip kimia hijau yang harus ditaati semua pihak, yaitu pencegahan limbah, manajemen atom, proses sintesis kimia yang aman, merancang bahan yang lebih aman, merancang proses yang lebih efisien energi, menghindari senyawa turunan, rancang prosedur yang aman untuk menghindari kecelakaan, pencegahan pencemaran setiap langkah proses, desain produk yang mudah terurai, gunakan bahan baku terbarukan, gunakan pelarut dan bahan pendukung yang aman. • Pemanasan global (global warming) adalah peristiwa peningkatan suhu rata-rata Bumi secara global dalam jangka waktu yang lama dan secara terus-menerus. • Pemanasan global terjadi akibat adanya gas rumah kaca yang menimbulkan efek rumah kaca dan adanya lubang lapisan ozon akibat pemakaian bahan perusak ozon yang tidak terkendali. • Gas yang termasuk gas rumah kaca, di antaranya gas karbon dioksida (CO2), metana (CH4 ), dan oksida nitrogen (NOx ). • Zat yang termasuk bahan perusak ozon, di antaranya oksida nitrogen (NOx ), Freon atau hidroklorofluorokarbon (HCFC), klorofluorokarbon (CFC), metil bromida, dan halon. • Pemanasan global dapat menyebabkan terjadinya perubahan iklilm (climate change) yang dapat berakibat naiknya permukaan laut, mencairnya es di kutub, kebakaran hutan, hilangnya keanekaragaman hayati, dan timbulnya wabah penyakit (pandemi). BAB 1 Kimia di Sekitar Kita 39