1 (Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit, Redoks dan Tata Nama Senyawa, Hukum Dasar Kimia, Stoikiometri)
2 DAFTAR ISI Petunjuk Penggunaan E-Modul 3 Bab 1. Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit 4 Bab 2. Reaksi Redoks dan Tata Nama Senyawa 16 Bab 3. Hukum Hukum Dasar Kimia 28 Bab 4. Stoikiometri 40 Daftar Pustaka 60 Glosarium 61
3
4 BAB 1
5
6 Kompetensi Dasar : 3.8 Menganalisis sifat larutan berdasarkan daya hantar listriknya Indikator Pembelajaran : 3.8.1 Mengidentifikasi sifat larutan 3.8.2 Membedakan sifat larutan 3.8.3 Mengklasifikasikan larutan elektrolit kuat, elektrolit lemah dan non elektrolit Tujuan Pembelajaran : Setelah mempelajari bab ini, Peserta didik diharapkan mampu untuk : 1. Mengidentifikasi sifat larutan 2. Membedakan sifat larutan 3. Mengklasifikasikan larutan elektrolit kuat, elektrolit lemah dan non elektrolit
7 Perhatikanlah berita dibawah ini : Semarang – Tiga orang meninggal dunia akibat tersengat listrik ditengah banjir yang melanda wilayah Genuk, Kota Semarang. PLN memberikan himbauan kepada masyarakat agar lebih waspada dengan jaringan listrik Ketika banjir. Menurut manager PLN UP3 Semarang Elpis Sinambela bahwa pada kondisi saat ini, banyak posisi lokasi banjir yang perlu ditingkatkan kewaspadaan demi menghindari hal hal yang tidak diinginkan terutama soal sengatan listrik. Ia menjelaskan bahwa pemadaman otomatis akan terjadi jika ada sentuhan sentuhan pada jaringan hingga menyebabkan terjadinya korsleting. Kondisi yang perlu diwaspadai pada saat banjir adalah peralatan elektronik harus diletakkan ditempat yang lebih tinggi, atau jika air sudah tinggi dan mulai mendekati instalasi listrik dirumah maka bisa segera meminta pemadaman listrik. Sumber : detikjateng. Menurut kejadian diatas dapat dilihat bahwa korban meninggal terjadi karena tersengat arus listrik pada saat banjir. Hal ini disebabkan oleh aliran listrik dapat mengalir melalui kabel kabel yang terendam banjir sehingga terjadi korsleting. a. Menurut anda, mengapa air banjir dapat menghantarkan arus listrik sehingga terjadi korsleting ? b. apakah semua zat berbentuk cair dapat menghantarkan arus listrik seperti air banjir pada cerita diatas ? c. Dalam kondisi yang berbeda, mengapa seseorang dengan tangan kering juga dapat tersengat arus listrik pada saat menyentuh kabel yang koyak ? d. Apakah yang menjadi factor penyebab terjadinya hal tersebut ? Diskusikanlah terlebih dahulu hal hal diatas bersama dengan teman teman sekelompok kalian serta tariklah sebuah kesimpulan dari hal yang telah didiskusikan. Gambar 1 Ilustrasi banjir 2. Mengorganisir Siswa 1. ORIENTASI PESERTA DIDIK PADA MASALAH
8 Banyak sekali reaksi kimia dan proses biologi yang berlangsung pada lingkungan yang berair. Salah satu contohnya ialah banjir. Oleh sebab itu, hal ini penting untuk dipelajari dan dipahami secara baik agar dapat mengetahui sifat sifat berbagai zat yang berbeda dalam larutan medium air. Larutan merupakan campuran homogen antara dua zat atau lebih. Larutan terdiri atas dua komponen yaitu pelarut dan zat terlarut. Pelarut ialah zat yang jumlahnya lebih banyak, sedangkan zat terlarut merupakan zat yang jumlahnya lebih sedikit. Larutan dapat berwujud padat, gas, dan cair. Semua zat terlarut yang larut didalam air termasuk kedalam salah satu dari dua golongan berikut yakni : Larutan elektrolit dan Larutan non elektrolit. Larutan elektrolit merupakan larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Larutan elektrolit terbagi kedalam dua jenis yaitu larutan elektrolit kuat dan larutan elektrolit lemah. Larutan non elektrolit merupakan larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik Mari kita bahas secara mendetail bagaimana larutan elektrolit dan larutan non elektrolit. Secara umum, larutan elektrolit dan laruan non elektrolit dapat didefenisikan secara rinci sebagai berikut: Gambar 2 Proses terjadinya larutan Gambar 3. Jurnal Larutan Elektrolit dan Non Elelktrolit
9 • Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat membentuk ion ion dalam pelarutnya, sehingga larutan dapat menghantarkan listrik. Pada percobaan, larutan elektrolit umumnya memiliki ciri ciri dapat menyalakan lampu dan menghasilkan gelembung gas pada elektrodanya. Larutan yang demikian juga disebut larutan elektrolit. Umumnya larutan elektrolit termasuk kedalam senyawa ion seperti NaCl, NaOH, HCl, H2SO4 dan sebagainya. • Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat membentuk ion ion dalam pelarutnya, sehingga larutan tidak dapat menghantarkan listrik. Ciri dari larutan ini dalam suatu percobaan adalah tidak dapat mennyalakan lampu dan tidak menghasilkan gas pada kedua elektrodanya. Larutan yang demikian disebut larutan non-elektrolit. Senyawa yang termasuk dalam kelompok ini ialah urea, glukosa, sukrosa, alcohol, dan senyawa senyawa kovalennon polar. Berikut beberapa contoh larutan yang jika diuji daya hantar listriknya akan dapat dikategorikan apakah larutan tersebut merupakan larutan elektrolit kuat, larutan elektrolit lemah dan larutan non elektrolit : Tabel 1. Kategori larutan elektrolit kuat, elektrolit lemah dan non elektrolit Larutan Nyala Lampu Terang Redup Tidak Menyala HCl √ CH3COOH √ C6H12O6 √ H2SO4 √ NaOH √ NH3 √ H2S √ C2H5OH √ HCN √ CO(NH2)2 √
10 Pada table diatas, ada larutan elektrolit yan memberikan gejala berupa menyalanya lampu terang dan redup pada alat uji serta ada pula yang tidak memberikan nyala lampu. Larutan elektrolit yang memberikan gejala nyala lampu terang merupakan larutan elektrolit kuat, larutan elektrolit yang memberikan gejala nyala lampu redup merupakan larutan elektrolit lemah sedangkan larutan yang tidak dapat menyalakan lampu merupakan larutan non elektrolit. Untuk dapat lebih jelasnya bagaimana cara penentuan larutan elektrolit dan non elektrolit, maka anda dapat melihat video berikut : Berikut merupakan tabel perbedaan antara larutan elektrolit kuat, larutan elektrolit lemah dan larutan non elektrolit : Tabel 2. Perbedaan larutan elektrolit dan non elektrolit Gambar 4. Video Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit
11 3. Membimbing penyelidikan individu maupun kelompok
12 4. Mengembangkan dan menyajikan hasil karya Tuliskanlah hasil diskusi yang telah kalian dapat dan buatlah sebuah poster untuk merepresntasikan hasil diskusi, kemudian presentasikanlah poster tersebut bersama dengan teman sekelompok kalian.
13 5. evaluasi
14 Tulislah hasil analisis yang telah kalian dapat pada lembar ini ! Nama : Kelas :
15
16 BAB 2
17
18 Kompetensi Dasar : 3.9 Mengidentifikasi reaksi reduksi dan oksidasi menggunakan konsep bilangan oksidasi unsur Indikator Pembelajaran : 3.9.1 Menentukan bilangan oksidasi unsur dalam senyawa 3.9.2 Menyelesaikan perubahan bilangan oksidasi pada persamaan reaksi 3.9.3 Menggolongkan reaksi reduksi dan oksidasi berdasarkan bilangan oksidasi unsur Tujuan Pembelajaran : Setelah mempelajari bab ini, Peserta didik diharapkan mampu untuk : 1.Menentukan bilangan oksidasi unsur untuk mengidentifikasi reaksi reduksi dan oksidasi serta penamaan senyawanya 2.Membedakan reaksi yang melibatkan dan tidak melibatkan perubahan bilangan reduksi dan oksidasi
19 Perhatikanlah dan baca dengan seksama informasi berikut ! Butylated Hydroxyanisole (BHA) merupakan antioksidan sintetik yang terkait erat penggunaanya sebagai pengawet dalam bidang kosmetik dan pengawet dalam industi makanan. Antioksidan yang digunakan merupakan eksipien untuk dapat mengontrol reaksi oksidasi. BHA memiliki sifat antimikroba sehingga dapat mematikan mikroba yang dapat merusak makanan. BHA berbentuk bubuk kristal utih atau hamper putih seperti padatan lilin putih dan memiliki aromatic yang samar. BHA merupakan zat fotolisis yang dimana jika terkena paparan cahaya dapat menyebabkan perubahan warna dan hilangnya aktivitas BHA tersebut. Namun penggunaan BHA yang terlalu banyak dapat menimbulkan efek karsinogenik, seperti pemicu kanker, menyebabkan reaksi alergi pada dosis besar, dapat merusak fungsi ginjal dan hati. Menurut informasi diatas dapat dilihat bahwa untuk dapat mengawetkan makanan biasanya digunakan BHA sebagai zat pengawet untuk data mematikan mikroba yang dapat merusak makanan. a. Menurut anda selain BHA, zat aditif apa yang dapat digunakan untuk dapat mengawetkan makanan ? b. Apakah penggunaan BHA dapat digantikan dengan pengawet alami lain ? c. Bagaimana proses reaksi oksidasi pada makanan ? d. Carilah informasi lain mengenai penerapan proses reaksi redoks dalam kehidupan sehari hari selain dari informasi yang diatas, kemudian jelaskanlah contoh tersebut ! Diskusikanlah terlebih dahulu hal hal diatas bersama dengan teman teman sekelompok kalian serta tariklah sebuah kesimpulan dari hal yang telah didiskusikan. 1. Orientasi Peserta didik ada masalah 2. Mengorganisir siswa Gambar 6. Bubuk BHA Gambar 5. Jurnal BHA
20 A. Reaksi Redoks Berdasarkan Penggabungan dan Pelepasan Oksigen - Reaksi Oksidasi Apel yang dibelah akan bereaksi dengan udara akan berubah warna menjadi cokelat. Hal ini disebabkan bahwa apel mengalami reaksi oksidasi dengan oksigen dari udara Berdasarkan konsep ini, reaksi oksidasi dapat didefenisikan sebagai reaksi yang terjadi antara suatu zat dan oksigen sehingga membentuk senyawa yang mengandung oksigen. Contoh lain dari perubahan oksidasi ialah : perkaratan pada besi, perubahan minyak goreng menjadi tengik dan proses pembakaran. - Reaksi Reduksi Berdasarkan konsep ini, reaksi reduksi merupakan kebalikan dari reaksi oksidasi, yaitu peleasan oksigen dari suatu zat yang mengandung oksigen. Contoh contoh reaksi reduksi dalam kehidupan sehari hari seperti : fotosintesis dan pengolahan bijih besi. B. Reaksi Redoks Berdasarkan Serah Terima Elektron Pada perkembangan selanjutnya, ternyata banyak reaksi reduksi dan oksidasi yang tidak melibatkan oksigen sehingga konsep reduksi oksidasi dikembangkan lagi. Pengertian reaksi reduksi dan oksidasi tidak hanya menyangkut penerimaan dan pelepasan oksigen, tetapi diterapkan untuk semua reaksi yang menyangkut pelepasan dan penerimaan electron. Oksidasi merupakan reaksi pelepasan electron oleh suatu zat. Contoh : Na(s) → Na+ (aq) + eMg(s) → Mg2+(aq) + 2eReduksi merupakan reaksi penerimaan electron oleh suatu zat Contoh : Br2(l) + 2e- → 2Br- (aq) Sn4+(aq) + 2e- → Sn2+(aq) C. Reaksi Redoks Berdasarkan Perubahan Bilangan Oksidasi Konsep reaksi redoks yang lebih umum dikenal adalah konsep reaksi redoks berdasrkan perubahan bilangan oksidasi. Bilangan oksidasi atau tingkat oksidasi merupakan nilai muatan atom dalam suatu molekul atau ion. Bilangan oksidasi yang biasa disebutkan ialah biloks dapat bernilai positif ataupun negative. Untuk dapat menentukan biloks atom dalam suatu senyawa, ada beberapa ketentuan ketentuan yang harus diketahui dan dipahami terlebih dahulu. Ketentuan ketentuan dalam penentuan bilangan oksidasi ialah sebagai berikut : - Bilangan oksidasi unsur bebas adalah nol Contoh : Ag, O2, O3, N2, S8. - Atom unsur logam selalu memiliki bilangan oksidasi positif sesuai dengan nomor golongannya, kecuali untuk atom transisi memiliki lebih dari 1 bilangan oksidasi
21 • Bilangan oksidasi atom Li, Na, K, Rb, dan Cs adalah +1. • Bilangan oksidasi atom Be, Mg, Ca, Sr, Ba, dan Ra adalah +2 • Bilangan oksidasi atom Al adalah +3 • Bilangan oksidasi atom transisi Fe, Co, dan Ni adalah +2 dan +3; bilangan oksidasi Cu adalah +1 dan +2; bilangan oksidasi Mn adalah : +2, +3, +4, +5, dan +7; serta bilangan oksidasi Cr adalah +2, +3, dan +5. - Bilangan oksidasi atom H umumnya adalah +1 - Bilangan oksidasi atom O umumnya adalah -2 - Jumlah seluruh bilangan oksidasi atom penyusunan suatu ion sama dengan jumlah muatannya. Contoh : Biloks SO4 2- = -2 Biloks NH4 + = +1 Biloks NO3 - = -1 - Jumlah bilangan oksidasi unsut pembentuk senyawa adalah 0 Contoh : Muatan NH3 = (1 x Biloks N) + (3 x Biloks H) 0 = {1 x (-3)} + {3 x (+1)} Setelah memahami ketentuan ketentuan dari penentuan bilangan oksidasi tersebut, maka selanjutnya akan dibahas mengenai bagaimana kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi. Perkembangan dari konsep redoks dengan penerimaan dan pelepasan electron dapat dikembangkan lagi. Hal ini disebabkan zat yang melepaskan electron mengalami kenaikan bilangan oksidasi sedangkan zat yang menerima electron mengalami penurunan bilangan oksidasi D. Aplikasi Reaksi Redoks Baterai dan aki merupakan contoh dari sel volta. Dalam baterai dan aki terdapat senyawa elektrolit yang mengalami reaksi redoks. Reaksi redoks inilah yang berperan penting dalam
22 Penting dalam menghasilkan arus listrik. Arus listrik yang dihasilkan oleh sel volta memiliki aplikasi yang sangat luas dalam kehidupan sehari hari. Misalnya baterai dapat digunakan dalam menyalakan senter, kalkulator, dan radio. Ada beberapa jenis baterai. Setiap jenis baterai dapat dirancang untuk keperluan yang berbeda beda. E. Tata Nama Senyawa Penamaan senyawa kimia mengikuti cara sistematik yang telah disetujui secara internasional yaitu IUPAC (The International Union of Pure and Applied Chemistry). Cara penamaan senyawa dibedakan menjadi 2, yaitu : cara penamaan senyawa biner dan cara penamaan untuk senyawa poliatom. • Tata Nama Senyawa Biner Senyawa biner dapat terbentuk dari unsur logam dan unsur non logam, atau terbentuk dari unsur unsur non logam. 1. Tata Nama Senyawa Biner yang Terbentuk dari Unsur Logam dan Nonlogam Penamaan senyawa biner yang terbentuk dari unsur logam dan unsur nonlogam berhubungan dnegan atom atom yang menyusunnya. Nama logam ditulis terlebih dahulu dan diikuti dengan nama nonlogam dan diberi akhiran -ida. Contoh : NaCl : Natrium klorida KH : Kalium hidrida Na2O : Natrium oksida BaS : Barium Sulfida 2. Tata Nama Senyawa Biner yang Terbentuk dari Unsur Unsur Nonlogam Penamaan senyawa biner yang terbentuk dari unsur unsur non logam berhubungan dengan jenis unsur yang menyusunnya dan jumlah atomnya. Penulisan rumus kimia senyawa biner didahului oleh unsur yang lebih elektropositif dan diikuti dengan unsur yang lebih elektronegatif • Tata Nama Senyawa Poliatom Ion poliatom dapat berupa kation poliatom atau anion poliatom. Perhatikan ion poliatom beserta penamaannya berikut :
23 Untuk senyawa yang mengandung kation logam dan anion poliatom, penamaan dimulai dari nama kation logam diikuti nama anion poliatom. Sedangkan untuk senyawa yang mengandung kation poliatom dan anion monoatom atau poliatom, penamaan dimulai dari nama kation poliatom diikuti nama anion monoatom/poliatom. Terdapat lebih dari 15 juta senyawa kimia didunia ini. Senyawa senyawa tersebut dapat dibedakan dengan pemberian rumus kimia yang berbeda antara senyawa. Selain itu, ada pemberian sistem tata nama senyawa yang masih digunakan saat ini yaitu menurut IUPAC. Oleh karena itu, berikut akan diberikan beberapa soal untuk kalian diskusikan dengan teman sekelompok kalian. Perhatikanlah dan analisislah soal soal berikut dan berikan jawaban yang sesuai dengan pertanyaan yang diberikan : 1. Amati nama berbagai senyawa pada tabel berikut ! Rumus Molekul Nama Senyawa Perbaikan Nama Senyawa CS2 K2S CuS K2SO4 CuSO4 Karbon disulfida Kalium sulfit Tembaga (I) sulfida Kalium sulfat Tembaga (II) sulfat Berdasarkan pengamatan anda terhadap tabel diatas, apakah rumus molekul yang diberikan sudah sesuai dengan nama senyawa. Jika belum sesuai maka berikanlah nama yang sesuai dengan nama senyawa yang benar sesuai dengan rumus molekul yang diberikan ! 2. Lengkapilah tabel berikut sesuai dengan tata nama senyawa ionik biner Rumus Molekul Kation Biloks Nama Kation Anion Biloks Nama Anion Nama senyawa NaCl Al2O3 FeCl2 FeCl3 3. Lengkapilah tabel berikut sesuai dengan tata nama senyawa poliatomik Rumus Molekul Kation Nama Kation Anion Nama Anion Nama Senyawa Na2CO3 (NH4)3(PO4) Fe(NO3)3 3. Membimbing penyelidikan individu maupun kelompok
24 4. Mengembangkan dan menyajikan hasil karya
25 5. evaluasi Jawablah pertanyaan berikut dengan memberikan tanda silang beserta alasannya pada lembar jawaban anda ! 1. Kation dan anion penyusun senyawa magnesium sulfat berturut turut adalah ... a. Mg2+ dan SO4 2- d. Mg2+ dan S2O3 2- b. Mg2+ dan SO3 2- e. Mg2+ dan SCNc. Mg2+ dan S2- Alasan : ________________________________________________________ 2. Perhatikalah tabel berikut ! NO Kation Anion Rumus Kimia Nama Senyawa 1 K + SO4 2- K2SO4 Kalium sulfat 2 Al3+ OH- Al(OH)3 Aluminium Trihidroksida 3 Mg2+ NO3 - Mg(NO3)2 Magnesium dinitrat 4 Fe3+ Cl- FeCl3 Besi (III) klorida 5 Ba2+ PO4 3- Ba3(PO4)2 Barium fosfat Berdasarkan data diatas, hubungan yang benar ditunjukkan oleh nomor... a. 1, 3, dan 5 d. 2, 4, dan 5 b. 1, 4, dan 5 e. 3, 4, dan 5 c. 2, 3, dan 4 Alasan : ________________________________________________________ 3. Dalam kehidupan sehari hari, karbit (CaC2) sering digunakan untuk pengelasan logam karena gas yang dihasilkan dari reaksi karbit dengan air mempunyai sifat mudah terbakar, nyala terang dan berkalor tinggi. Nama IUPAC senyawa karbit adalah.... a. Kalsium hidroksida d. Kalsium karbida b. Kalsium dikarbida e. Kalsium oksida c. Kalsium dikarbonat Alasan : _________________________________________________________ 4. Hujan asam dapat menyebabkan daun daun di pepohonan menguning dan pagar besi berkarat. Proses yang terjadi pada pembentukan hujan asam tersebut dapat digambarkan pada persamaan reaksi berikut : SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq) Nama senyawa oksida pembentuk hujan asam tersebut adalah a. Belerang dioksida d. Belerang oksida b. Belerang (IV) oksida e. Belerang (III) oksida c. Belerang trioksida Alasan : _________________________________________________________ 5. Nama dari senyawa Fe2(SO4)3 adalah... a. Besi (II) sulfat d. Besi (III) sulfit b. Besi (III) sulfida e. Besi (III) sulfat c. Besi (II) sulfit Alasan : _________________________________________________________
26
27
28
29
30 Kompetensi Dasar : 3.10 Menerapkan hukum hukum dasar kimia, konsep massa molekul relatif, konsep mol, pereaksi pembatas dan kalor zat untuk menyelesaikan perhitungan kimia Indikator Pembelajaran : 3.10.1 Menjelaskan hukum kekekalan massa 3.10.2 Menjelaskan hukum perbandingan tetap 3.10.3 Menjelaskan hukum perbandingan berganda 3.10.4 Menjelaskan hukum perbandingan volume 3.10.5 Menjelaskan hukum avogadro Tujuan Pembelajaran : Setelah mempelajari bab ini, Peserta didik diharapkan mampu untuk : 1.Menjelaskan hukum kekekalan massa 2.Menjelaskan hukum perbandingan tetap 3.Menjelaskan hukum perbandingan berganda 4.Menjelaskan hukum perbandingan volume 5.Menjelaskan hukum avogadro
31 1. Orientasi Peserta didik ada masalah Pada abad ke-18, para ilmuan telah melakukan berbagai percobaan yang mempelajari secara kuantitaif susunan zat dari beberapa reaksi kimia. Para ilmuan menemukan adanya keteraturan keteraturan yang dinyatakan sebagai hukum hukum dasar kimia. Hukum dasar kimia yang akan dibahas ada 5 hukum, yaitu : hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap, hukum kelipatan perbandingan, hukum perbandingan volume, dan hukum avogadro. Lihatlah beberapa ilustrasi berikut berdasarkan 5 hukum dasar kimia, yakni : a. Hukum Kekekalan Massa Perhatikanlah gambar berikut ! Pernahkah anda melihat sepotong besi yang dibiarkan diudara terbuka beberapa waktu ? Setelah beberapa lama dibiarkan, maka besi tersebut akan berkarat. Bagaimanakah proses perkaratan tersebut dapat terjadi ? Tuliskanlah reaksi perkaratan yang terjadi ! b. Hukum Perbandingan Tetap Perhatikanlah gambar berikut ! Pernahkah kalian melihat gambar diatas ? Ketiga gambar tersebut merupakan salah satu contoh aplikasi hukum perbandingan tetap. Apa senyawa penyusun dari ketiga gambar diatas ? Berdasarkan unsur penyusunnya, bagaimana komposisi massa penyusun molekul air pada gambar diatas ? c. Hukum Perbandingan Berganda Pernahkah kalian melihat asap kendaraan ? Dalam asap kendaraan mengandung beberapa senyawa kimia seperti karbon monoksida dan karbon dioksida. Unsur penyusun kedua senyawa tersebut sama sama disusun atas atom karbon dan atom oksigen. Senyawa tersebut disusun atas unsur yang sama yakni atom karbon dan oksigen. Berdasarkan unsur penyusunnya, bagaimanakah komposisi penyusun kedua unsur unsur tersebut ! Apakah mengalami perubahan komposisi atau komposisi penyusunnya berlipat ganda ?
32 d. Hukum Perbandingan Volume Perhatikanlah tabel berikut ! Berdasarkan percobaan diatas, dapatkah kalian simpulkan apakah yang dimaksud dalam tabel tersebut ? e. Hukum Perbandingan Tetap Perhatikanlah gambar berikut ! Berdasarkan gambar diatas, gas apa yang terbentuk pada hasil akhir ? Pada tekanan dan temperatur yang sama, maka jumlah molekul gas tersebut akan sama dengan apa ? Berdasarkan informasi diatas, dapat dilihat ada beberapa contoh dari hukum hukum dasar kimia telah disajikan. Misalkan pada hukum kekekalan massa, contohnya dalam kehidupan sehari hari adalah proses perkaratan pada besi. Dapatkah kalian memberikan contoh lain dari masing masing hukum hukum dasar kimia tersebut ?. Lalu simpulkanlah masing masing defenisi dari hukum hukum dasar kimia berdasarkan contoh yang telah kalian berikan. a. Hukum Kekekalan Massa Pada tahun 1774, Antonie Laurent Lavoiser melakukan penelitian terhadap proses pembakaran dari beberapa zat. Dalam percobaan tersebut, lavoiser memanaskan timah dengan oksigen dalam bejana tertutup Timah + Oksigen → Timah Oksida Massa Reaktan Massa Produk Dengan menimbang secara teliti, Lavoiser berhasil membuktikan bahwa dalam reaksi itu tidak terjadi perubahan massa. Ia mengemukakan pernyataan yang disebut dengan Hukum Kekekalan Massa yang berbunyi : “Pada reaksi kimia, massa zat pereaksi sama dengan massa zat hasil reaksi” Hukum kekekalan massa menyatakan massa dari suatu sistem tertutup akan konstan meskipun terjadi berbagai macam proses didalam sistem tersebut. Dalam sistem tertutup massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap/konstan. 2. Mengorganisir siswa Scan Me
33 b. Hukum Perbandingan Tetap Pada sekitar tahun 1799, Joseph Louis Proust menemukan sifat penting dari senyawa. Berdasarkan penelitiannya terhadap berbagai senyawa. Proust menemukan bahwa perbandingan massa unsur unsur dalam satu senyawa adalah tertentu dan tetap. Senyawa yang sama, meskipun berasal dari sumber yang berbeda atau dibuat dengan cara yang berbeda, ternyata mempunyai komposisi yang sama. Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum perbandingan tetap. Contohnya yaitu perbandingan massa hidrogen dan oksigen pada pembentukan air ialah selalu 1:8 Rumus dari hukum perbandingan tetap ialah : = = % % Untuk mengetahui unsur mana yang habis dan bersisa dapat dilihat dari : a. Jika hasilnya lebih kecil maka unsur tersebut akan habis b. Jika hasilnya lebih besar maka unsur tersebut akan bersisa c. Hukum Perbandingan Berganda John dalton tertarik mempelajari dua unsur yang dapat membentuk beberapa senyawa dengan perbandingan massa yang berbeda beda, misalnya belerang dengan oksigen dapat membentuk senyawa H2O dan H2O2. Dalton menyelidiki perbandingan unsur unsur tersebut pada setiap senyawa dan mendapatkan suatu pola keteraturan : ”Bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, dan jika massa salah satu unsur tersebut tetap (sama), maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa senyawa tersebut bilangan bulat dan sederhana”. Pernyataan ini disebut dengan Hukum Perbandingan Berganda. Menurut teori Dalton senyawa terbentuk dari gabungan atom atom dalam perbandingan sederhana. Misalkan unsur X dan Y membentuk dua jenis senyawa XY, X2 dan Y3. Jika massa unsur X dibuat sama maka rumus senyawa XY dapat ditulis sebagai X2Y3 d. Hukum Perbandingan Volume Ilmuwan prancis Joseph Louis Gay Lussac berhasil melakukan percobaan tentang volume gas yang terlibat pada berbagai reaksi, dimana setiap satu satuan volume gas hidrogen bereaksi dengan satu satuan volume gas klorin menghasilkan dua satuan volume gas hidrogen klorida. Setiap dua satuan volume gas hidrogen klorida. Setiap dua satuan volume gas hidrogen bereaksi dengan satu satuan volume gas oksigen menghasilkan dua satuan volume uap air. Hasil percobaan tersebut menunjukkan bahwa : Volume gas hidrogen : klorin : hidrogen klorida = 1 : 1 : 2 Volume gas hidrogen : oksigen : uap air = 2 : 1 : 2 Berdasarkan percobaan yang telah dilakukannya, Gay-Lussac berkesimpulan bahwa “Volume gas gas yang bereaksi dan volume gas gas hasil reaksi bila diukur pada suhu dan tekanan yang sama berbanding sebagai bilangan dan sederhana. Pernyataan ini disebut dengan Hukum Perbandingan Volume SCAN ME SCAN ME SCAN ME
34 e. Hukum Avogadro Pada tahun 1811, Amadeo Avogadro melengkapi hukum Gay-Lussac dengan mengajukan hipotesis yang kemudian dikenal sebagai hukum Avogadro. Hipotesis Avogadro menyatakan “Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas yang volumenya sama akan mengandung jumlah molekul yang sama”. Avogadro berpendapat bahwa satuan terkecil dari suatu zat tidak harus atom, tetapi dapat berupa gabungan dari atom atom yang sejenis maupun berbeda jenis yang disbeut dengan molekul. Sehingga, bila bagian terkecil dari gas hidrogen dan oksigen adalah molekul yang merupakan gabungan dari dua atom, maka didapatkan : Berdasrkan konsep tersebut, maka sampai sekarang gas gas (kecuali gas mulia) dianggap sebagai molekul diatomik (gabungan dari dua atom) sehingga penulisan rumus kimia gas hidrogen adalah H2; oksigen adalah O2; nitrogen adalah N2; dan seterusnya. a. Hukum Kekekalan Massa Perhatikan reaksi pembakaran kertas dibawah ini : Apakah kamu sering melihat kertas yang terbakar ? Kertas yang terbakar akan berubah menjadi abu. Jika kamu menimbang massa kertas sebelum dibakar dan menimbang abu sisa pembakaran, apakah menurut anda massanya akan sama ? Berikanlah hasil analisis anda. b. Hukum Perbandingan Tetap Analisislah pertanyaan berikut ! Senyawa besi (II) sulfida terbentuk dari unsur besi dan unsur belerang dan memiliki perbandingan Fe : S = 7 : 4. Untuk membuat senyawa besi (II) sulfida seberat 100 gr, berapa gram massa besi dan belerang yang diperlukan ? c. Hukum Perbandingan Berganda Perhatikanlah tabel berikut dibawah ini 3. Membimbing Penyelidikan Individu ataupun Kelompok SCAN ME
35 Tabel diatas merupakan tabel dari data massa senyawa air dan hidrogen peroksida. Jika dilihat dari tabel diatas, dapatkah kita membedakan antara air dengan hidrogen peroksida dengan cara melihat saja ?. Jika dilihat dari susunan atomnya, apakah yang membedakan dari kedua senyawa tersebut ?. Berdasarkan tabel diatas, unsur manakah yang memiliki massa sama dan unsur mana yang memiliki massa berbeda ?. d. Hukum Perbandingan Volume Perhatikanlah ilustrasi berikut ini ! Dari ilustrasi diatas, tuliskanlah persamaan reaksi, perbandingan angka koefisien, perbandingan jumlah volume gas yang bereaksi dengan koefisiennya. e. Hukum Avogadro Perhatikanlah ilustrasi berikut ini ! Berdasarkan ilustrasi berikut : - Komponen apa saja yang terdapat pada ilustrasi berikut ? - Tuliskanlah perbandingan angka koefisien untuk masing masing tekanan dan volume pada ilustrasi tersebut ! - Bagaimanakah jumlah molekul masing masing zat zat yang terlibat pada ilustrasi jika ditinjau berdasarkan tekanan dan volumenya ?
36 4. mengembangkan dan menyajikan hasil karya
37 5. evaluasi Jawablah pertanyaan berikut dengan memberikan tanda silang beserta alasannya pada lembar jawaban anda ! 1. Dari pernyataan berikut manakah yang merupakan bunyi hukum kekekalan massa ? a. Perbandingan massa unsur unsur dalam senyawa tertentu dan tetap b. Pada suhu dan tekanan tetap, volume gas yang bereaksi dan volume gas hasil reaksi merupakan perbandingan bilangan bulat dan sederhana c. Dalam sistem tertutup, massa zat sebelum dan sesudah reaksi tidak pernah sama d. Pada temperatur dan tekanan yang sama, semua gas pada volume yang sama mengandung jumlah molekul yang sama Alasan : _______________________________________________________________ 2. Penerapan hukum lavoiser dalam reaksi kimia adalah.. Reaksi : Hidrogen + Oksigen → Uap air a. Massa hidrogen = massa oksigen b. Massa uap air = massa hidrogen c. Massa hidrogen + massa oksigen = massa uap air d. Massa oksigen = massa uap air e. Massa hidrogen, uap air dan oksigen adalah sama Alasan : _______________________________________________________________ 3. Jika 4 gram karbon (arang) yang dibakar dengan oksigen dalam wadah yang tertutup rapat, maka massa zat yang terbentuk adalah : a. 2 d. 8 b. 4 e. 10 c. 6 Alasan : _______________________________________________________________ 4. Joseph Proust merumuskan suatu hukum yang dikenal dengan hukum... a. Perbandingan tertentu d. Kekekalan Volume b. Perbandingan tetap e. Perbandingan Berganda c. Kekekalan massa Alasan : _______________________________________________________________ 5. Suatu percobaan direaksikan A dengan B membentuk AB datanya sebagai berikut No Massa A (gr) Massa B (gr) Massa AB (gr) 1 1 3 4 2 2 6 8 3 3 11 12 Berdasarkan data tersebut, perbandingan massa A dan massa B dalam senyawa AB adalah a. 1:1 b. 1:3 c. 1:2 d. 3:1 e. 2:1 Alasan : _______________________________________________________________
38
39
40
41
42 Kompetensi Dasar : 3.10 Menerapkan hukum hukum dasar kimia, konsep massa molekul relatif, persamaan kimia, konsep mol dan kadar zat untuk menyelesaikan perhitungan kimia Indikator Pembelajaran : 3.10.1 Menentukan massa atom relatif (Ar) 3.10.2 Menentukan massa molekul relatif (Mr) 3.10.3 Menjelaskan hubungan antara mol, jumlah partikel, massa molar dan volume molar gas 3.10.4 Menjelaskan hubungan antara massa 1 mol gas dengan massa 1 liter gas untuk menghitung volume molar gas pada keadaan STP 3.10.5 Menghubungkan rumus empiris dengan rumus molekul 3.10.6 Menyetarakan persamaan kimia 3.10.7 Menentukan pereaksi pembatas dalam suatu reaksi kimia 3.10.8 Menentukan senyawa hidrat 3.10.9 Menghitung banyaknya zat didalam campuran (persen massa, persen volume, kemolaran, kemolalan dan fraksi mol)
43 Tujuan Pembelajaran : Setelah mempelajari bab ini, Peserta didik diharapkan mampu untuk : 1.Menentukan massa atom relatif (Ar) 2.Menentukan massa molekul relatif (Mr) 3.Menjelaskan hubungan antara mol, jumlah partikel, massa molar dan volume molar gas 4.Menjelaskan hubungan antara massa 1 mol gas dengan massa 1 liter gas untuk menghitung volume molar gas pada keadaan STP 5.Menghubungkan rumus empiris dengan rumus molekul 6.Menyetarakan persamaan kimia 7.Menentukan pereaksi pembatas dalam suatu reaksi kimia 8.Menentukan senyawa hidrat 9.Menghitung banyaknya zat didalam campuran (persen massa, persen volume, kemolaran, kemolalan dan fraksi mol)
44 1. Orientasi peserta didik pada masalah Dalam kehidupan sehari hari kita sering menggunakan satuan untuk dapat menyebutkan bilangan yang besar agar dapat mempermudah perhitungan. Sebagai contoh, pada satuan lusin digunakan untuk menyebutkan beda yang jumlahnya 12. Contohnya ialah jika ada 1 lusin gelas, maka hal tersebut sama dengan 12 buah gelas. Penggunaan satuan ditujukan pada kita agar kita tidak merasa kesulitan dalam menyebutkan jumlah bilangan yang banyak. Terlepas dari penggunaan satuan yang umum digunakan, bagaimanakah cara menyebutkan jumlah sesuatu yang tidak bisa terukur dengan pengamatan mata telanjang manusia seperti jumlah molekul 1.5 liter air dalam 1 botol minuman ?, atau berapakah jumlah udara yang kita hirup setiap harinya ?, satuan apakah yang tepat untuk digunakan ? 2. Mengorganisir siswa Dalam hukum hukum dasar kimia, telah ditegaskan bahwa senyawa terbentuk dari unsur unsur bukan dengan perbandingan sembarang, tetapi dalam jumlah yang spesifik. Demikian juga sama halnya dengan reaksi kimia antara suatu atom atau molekul. Lalu muncul sebuah pertanyaan bagaimana cara seseorang menimbang suatu sampel secara betul betul hanya mengandung sejumlah atom atau molekul yang sangat kecil. Kajian tentang konsep mol akan menjawab semua pertanyaan pertanyaan diatas, karena mol akan berhubungan dengan massa partikel seperti atom atau molekul dengan ukuran yang dapat ditentukan secara laboratorium seperti gram atau liter. a. Massa Atom Relatif Atom merupakan partikel yang sangat kecil. Atom yang paling besar mempunyai massa hanya 4.8 x 10-22 gram dan diameter hanya 5 x 10-10 m. Tidak ada timbangan manapn didunia ini yang dapat mengukur massa 1 atom. Jadi bagaimanakah ilmuan menggunakan akalnya untuk dapat menentukan massa 1 atom ? Massa atom sangat bergantung kepada jumlah elektron, proton dan neutron yang terdapat pada suatu atom. Tetapi atom merupakan partikel yang luar biasa sangat kecil sekali, bahka secuil debu terkecil yang masih terlihat mata mengandung sekitar 1016 atom. Sebuah atom isotop karbon-12 mempunyai massa 12 amu (atomic mass unit) atau 12 sma (satuan massa atom). Massa satu mol (massa molar) karbon-12 adalah 12 gram yang mengandung 6.02 x 1023 atom. Berapa gramkah 1 amu ?. Langkah pertama menentukan massa atom adalah dengan menandai nilai massa satu atom dari unsur agar dapat digunakan sebagai standar. Persetujuan internasional, massa atom adalah massa dari atom dalam satuan amu. Satu amu didefenisikan sebagai massa dari seperduabelas massa satu atom karbon-12. Maka dengan demikian dapat dikatakan bahwa massa atom relatif adalah massa rata rata suatu atom dibandingkan dengan 1/12 massa atom C-12. Secara matematika dapat ditulis : = 1 12 − 12 = 1
45 b. Massa Molekul Relatif Massa molekul relatif dari suatu senyawa adalah massa dari suatu molekul relatif terhadap massa satu atom isotop C-12. Massa molekul relatif dapat ditentukan dengan berbagai macam cara, diantaranya dari rumus molekul, dari pengukuran massa jenis gas, dan dari sifat koligatif larutan. Massa molekul relatif dapat ditentukan dari rumus molekul karena massa molekul merupakan jumlah massa atom dari atom- atom yang menyusun molekul tersebut. Penentuan massa molekul relatif dari massa jenis gas berdasarkan ketentuan bahwa massa dari 22,4 L gas (ideal) pada STP (25°C, 1 atm) adalah satu mol. Sedangkan penentuan massa molekul relatif dari sifat koligatif terutama penurunan titik beku dan tekanan osmosis berdasarkan hubungan perbandingan lurus antara sifat koligatif tersebut dengan massa molekul suatu zat cair atau padatan. Massa molekul relatif (Mr) dapat dinyatakan dengan menjumlahkan massa atom relatif (Ar) atom-atom unsur pembentuk senyawa. c. Mol Mol merupakan satuan jumlah partikel (atom, molekul atau ion) dalam suatu zat. Para ahli sepakat bahwa satu mol zat mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikel dalam 12,0 gram isotop C-12 yakni 6,02 x 1023 partikel. Jumlah partikel ini disebut Bilangan Avogadro (NA = Number Avogadro) atau dalam bahasa Jerman Bilangan Loschmidt (L). Dalam satu mol zat terkandung sejumlah tetapan Avogadro partikel zat tersebut. Massa 1 atom C-12 = 1,99268. 10-23 gram Contoh : - 1 mol besi (Fe) mengandung 6,02 × 10 23 atom besi (partikel unsur besi adalah atom). - 1 mol air (H2O) mengandung 6,02 × 10 23 molekul air (partikel senyawa air adalah molekul) - 1 mol Na + mengandung 6,02 × 10 23 ion Na + (partikel ion Na + adalah ion) Agar tidak mengalami kesulitan, maka jumlah partikel yang banyak itu diungkapkan dengan satuan jumlah. Para ahli kimia menyatakan satuan jumlah zat dalam kimia adalah mol. Bagaimana menentukan mol suatu zat? Kamu dapat melihat pada bagan Jembatan Mol berikut.
46 d. Jumlah Partikel Satu mol zat mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikel dalam 12 gram C –12 yaitu 6,02 × 10 23 partikel zat yang dapat berupa atom, molekul, atau ion. Jumlah partikel ini disebut sebagai bilangan Avogadro yang dilambangkan dengan N atau L. Hubungan antara jumlah mol dan jumlah partikel bergantung pada bilangan Avogadro L = 6,02 × 1023 . Persamaan yang menyatakan hubungan jumlah mol dan jumlah partikel diberikan seperti berikut : ` e. Massa Massa satu mol zat dinamakan massa molar yang memiliki besar massa molar zat sama dengan massa atom relatif atau massa molekul relatif zat yang dinyatakan dalam satuan gram/mol. Massa suatu zat merupakan perkalian massa molarnya (g/mol) dengan mol zat tersebut (n). Untuk unsur yang partikelnya berupa atom, maka massa molar sama dengan Ar (massa atom relatif) dalam satuan gram/mol. Contoh : - Massa molar kalsium (Ca) = massa dari 1 mol kalsium (Ca) = Ar Ca = 40 gram/mol. - Massa molar besi (Fe) = massa dari 1 mol besi (Fe) = Ar Fe = 56 gram/mol. - Massa molar aluminium (Al) = massa dari 1 mol aluminium (Al) = A r Al = 27 gram/mol Untuk unsur yang partikelnya berupa molekul dan senyawa, maka massa molar sama dengan Mr (massa molekul relatif) dalam satuan gram/mol Dengan keterangan : Mr = massa molekul relatif (gram/mol) Ar = massa atom relatif (gram/mol) Massa suatu zat merupakan perkalian massa molarnya (g/mol) dengan mol zat tersebut (n). Hubungan jumlah mol suatu zat (n) dengan massa (G) dapat dinyatakan seperti persamaan berikut
47 Dengan keterangan : m = massa n = mol Mr = massa molekul relatif Ar = Massa atom relatif f. Volume Molar Gas Hipotesis Avogadro menyebutkan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama,semua gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah partikel yang sama pula. Oleh karena 1 molsetiap gas mempunyai jumlah molekul yang sama, maka pada suhu dan tekanan yang sama pula, 1 mol setiap gas mempunyai volume yang sama. Volume per mol gas disebut volume molar dan dilambangkan Vm Dengan keterangan : V = volume gas (liter) n = jumlah mol Vm = volume molar (liter/mol) Hubungan konsep mol dengan besar volume dibahas dalam 3 kondisi. Pertama adalah kondisi pada keadaan STP (Standard Temperature and Pressure) yaitu kondisi pada suhu 0° C dan tekanan 1 atm (atau 76 cmHg atau 760 mmHg). Kondisi kedua pada suhu kamar dengan suhu 25 °C dan tekanan 1 atm disebut keadaan kamar dan dinyatakan dengan RTP Sedangkan kondisi ke tiga adalah persamaan untuk hubungan jumlah mol dan volume pada kondisi non – STP g. Molaritas Molaritas (M) adalah salah satu cara menyatakan konsentrasi atau kepekatan larutan. Molaritas menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam tiap liter larutan. Satuan molaritas (M) adalah mol/liter atau mmol/mL Dengan keterangan : M = molaritas (mol/liter) n = jumlah mol V = volume larutan (liter)
48 h. Rumus Empiris Rumus empiris digunakan pada zat-zat yang tidak terdiri dari molekul-molekul diskrit, seperti misalnya NaCl, MgO, dan CaCO3. Rumus empiris dapat ditentukan dari data macam unsur dalam senyawa (analisis kualitatif), persen komposisi unsur (analisis kuantitatif) dan massa atom relatif unsur-unsur yang bersangkutan. Cara menentukan rumus empiris suatu senyawa dapat dilakukan dalam tahap-tahap berikut : - Tentukan massa setiap unsur dalam sejumlah massa tertentu senyawa atau persen massa setiap unsur. Dari data ini diperoleh massa relatif unsur yang terdapat dalam senyawa. - Membagi massa setiap unsur dengan massa atom relatif, sehingga memperoleh perbandingan mol setiap unsur atau perbandingan atom. - Mengubah perbandingan yang diperoleh menjadi bilangan sederhana dengan cara membagi dengan bilangan bulat i. Rumus Molekul Rumus molekul dapat ditentukan dari rumus empiris dan massa molekul relatif (Mr)zat. Seperti diketahui, rumus molekul merupakan kelipatan dari rumus empirisnya (Rumus Molekul) = (Rumus Empiris) n Dengan n = bilangan bulat dan dapat dihitung dari persamaan berikut : Mr rumus molekul = (Mr rumus empiris) n j. Reaksi Kimia Persamaan reaksi harussetimbang baik dalamjumlah berat ataupun tipe atom-atomnya. Hukum kekekalan massa : Massa total zat pada akhir proses kimia adalah sama dengan massa zat sebelum proses berlangsung. Tahap-tahap menyeimbangkan persamaan reaksi - Menyatakan reaktan dan produk Mg + O2 → MgO Reaktan Produk - Menyeimbangkan atom-atomnya Mg + O2 → 1 MgO 1Mg + O2 → 1 MgO 1Mg + ½ O2 → 1 MgO - Menyesuaikan koefisien reaksi 2Mg + 1 O2 → 2 MgO - Cek kembali apakah semua koefisien telah setimbang Nyatakan wujud materi pada reaktan dan produk 2 Mg (s) + 1O2 (g) → 2MgO (s) k. Perhitungan Berdasarkan Persamaan Reaksi Suatu persamaan reaksi dapat ditafsirkan dalam beberapa cara. Misalnya, persamaan reaksi untuk pembakaran etanol C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O Pada tingkat mikroskopik, kita dapat memandang sebagai reaksi antara molekul-molekul individu. 1 molekul C2H5OH + 3 molekul O2 → 2 molekul CO2 + 3 molekul H2O
49 Namun kita dengan mudah meningkatkan skala reaksi tersebut kedalam kuantitas ukuran laboratorium dengan menerapkan konsep mol. Untuk persamaan reaksi, angka banding dimana molekul-molekul bereaksi atau terbentuk tepat sama dengan angka banding dimana mol zat-zat tersebut bereaksi atau terbentuk. Ini berarti bahwa untuk pembakaran etanol, kita juga dapat menulis : 1 mol C2H5OH + 3 mol O2 → 2 mol CO2 + 3 mol H2O Kita tidak selalu bekerja dengan 1 mol C2H5OH. Jika dibakar 2 mol C2H5OH, maka persamaan reaksi menjadi : 2 mol C2H5OH + 6 mol O2 → 4 mol CO2 + 6 mol H2O 3. membimbing penyelidikan individu atau kelompok
50 `