Ekstraksi Elektrolit Natrium dan Rangkuman

Kata Kunci: bijih aluminium, ekstraksi natrium, metode ekstraksi, natrium

Ditulis oleh Ratna dkk pada 14-02-2010

Natrium, sama seperti banyak logam reaktif lainnya, dapat diektrak dengan eletrolisis dari lelehan klorida. Hal ini dapat dilakukan pada ‘Sel Down’s’ terlihat dalam diagram. Ion natrium positif berpindah menuju elektroda katoda negative dan direduksi dengan bertambahnya electron untuk membentuk larutan atom natrium.
Na⁺ + e^- → Na
Ion negative klorida berpindah menuju elektron anoda positif dan dioksidasi dengan kehilangan electron membentuk molekul gas klorida.
2Cl^- → Cl₂ + 2e^-

RINGKASAN

• Logam dapat diambil dari mineralnya melalui elektrolisis, reduksi mineral Karbon dengan pemanasan, penggantian logam yang lebih elektronegatif atau dekomposisi dengan pemanasan.
• Pemilihan metode ekstraksi tergantung pada kebutuhan energi selama proses, biaya dan kebutuhan logam lain sebelum digunakan.
• Hematite Fe₂O₃, magnetite Fe₃O₄ dan besi sulfida FeS merupakan mineral-mineral besi.
• Bijih Aluminium mengandung bauksit Al₂O₃.2H₂O.
• Titanium diekstraksi dari rutil TiO₂ dan ilmenit FeTiO₃.

Read More

Menentukan Rumus Kimia Hidrat

Kata Kunci: Menentukan Rumus Kimia Hidrat

Ditulis oleh Budi Utami pada 15-08-2011

Hidrat adalah zat padat yang mengikat beberapa molekul air sebagai bagian
dari struktur kristalnya.
Contoh:
1. Terusi (CuSO₄.5 H₂O) : tembaga(II) sulfat pentahidrat
2. Gipsum (CaSO₄.2 H₂O) : kalsium sulfat dihidrat
3. Garam inggris (MgSO₄.7 H₂O) : magnesium sulfat heptahidrat
4. Soda hablur (Na₂CO₃.10 H₂O) : natrium karbonat dekahidrat
Jika suatu senyawa hidrat dipanaskan, maka ada sebagian atau seluruh air
kristalnya dapat dilepas (menguap). Jika suatu hidrat dilarutkan dalam air, maka
air kristalnya akan lepas.
Contoh: CuSO₄.5 H₂O(s) → CuSO₄(aq) + 5 H₂O(l)

Gambar 3.11 CuSO₄.5 H₂O (kiri) dan CuSO₄ (kanan). Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter & Change, Martin S. Silberberg, 2000.
Jumlah molekul air kristal dari suatu senyawa hidrat dapat ditentukan melalui cara sebagai berikut.
Contoh:
Sebanyak 5 gram hidrat dari tembaga(II) sulfat (CuSO₄.5 H₂O) dipanaskan sampai semua air kristalnya menguap. Jika massa padatan tembaga(II) sulfat yang terbentuk adalah 3,2 gram, tentukan rumus hidrat tersebut! (Ar Cu = 63,5, S = 32, O = 16, dan H = 1).
Jawab:
Massa H₂O = 5 gram – 3,2 gram = 1,8 gram
Mol CuSO₄ =
Mol H₂O =
Perbandingan mol CuSO₄ : H₂O
= 0,02 mol : 0,1 mol
= 1 : 5
Karena perbandingan mol = perbandingan koefisien, maka x = 5.
Jadi, rumus hidrat tersebut adalah CuSO₄.5 H₂O.

Read More

Polimer Termoplastik dan Termosetting

Kata Kunci: Polimer Termoplastik, Polimer Termoseting

Ditulis oleh U.T. Haryanto pada 30-01-2010

Polimer disebut juga dengan makromolekul merupakan molekul besar yang dibangun dengan pengulangan oleh molekul sederhana yang disebut monomer. Polimer (polymer) berasal dari dua kata, yaitu poly (banyak) dan meros (bagian – bagian).
Klasifikasi polimer salah satunya berdasarkan ketahanan terhadap panas (termal). Klasifikasi polimer ini dibedakan menjadi dua, yaitu polimer termoplastik dan polimer termoseting.

1. Polimer termoplastik

Polimer termoplastik adalah polimer yang mempunyai sifat tidak tahan terhadap panas. Jika polimer jenis ini dipanaskan, maka akan menjadi lunak dan didinginkan akan mengeras. Proses tersebut dapat terjadi berulang kali, sehingga dapat dibentuk ulang dalam berbagai bentuk melalui  cetakan yang berbeda untuk mendapatkan produk polimer yang baru.
Polimer yang termasuk polimer termoplastik adalah jenis polimer plastik. Jenis plastik ini tidak memiliki ikatan silang antar rantai polimernya, melainkan dengan struktur molekul linear atau bercabang. Bentuk struktur termoplastik sebagai berikut.

Bentuk struktur bercabang termoplastik.

Polimer termoplastik memiliki sifat – sifat khusus sebagai berikut.
-         Berat molekul kecil
-         Tidak tahan terhadap panas.
-         Jika dipanaskan akan melunak.
-         Jika didinginkan akan mengeras.
-         Mudah untuk diregangkan.
-         Fleksibel.
-         Titik leleh rendah.
-         Dapat dibentuk ulang (daur ulang).
-         Mudah larut dalam pelarut yang sesuai.
-         Memiliki struktur molekul linear/bercabang.
Contoh plastik termoplastik sebagai berikut.
-         Polietilena (PE) = Botol plastik, mainan, bahan cetakan, ember, drum, pipa saluran, isolasi kawat dan kabel, kantong plastik dan jas hujan.
-         Polivinilklorida (PVC) = pipa air, pipa plastik, pipa kabel listrik, kulit sintetis, ubin plastik, piringan hitam, bungkus makanan, sol sepatu, sarung tangan dan botol detergen.
-         Polipropena (PP) = karung, tali, botol minuman, serat, bak air, insulator, kursi plastik, alat-alat rumah sakit, komponen mesin cuci, pembungkus tekstil, dan permadani.
-         Polistirena = Insulator, sol sepatu, penggaris, gantungan baju.

2. Polimer termoseting

Polimer termoseting adalah polimer yang mempunyai sifat tahan terhadap panas. Jika polimer ini dipanaskan, maka tidak dapat meleleh. Sehingga tidak dapat dibentuk ulang kembali. Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk cetak pertama kali (pada saat pembuatan). Bila polimer ini rusak/pecah, maka tidak dapat disambung atau diperbaiki lagi.
Plomer termoseting memiliki ikatan – ikatan silang yang mudah dibentuk pada waktu dipanaskan. Hal ini membuat polimer menjadi kaku dan keras. Semakin banyak ikatan silang pada polimer ini, maka semakin kaku dan mudah patah. Bila polimer ini dipanaskan untuk kedua kalinya, maka akan menyebabkan rusak atau lepasnya ikatan silang antar rantai polimer.
Bentuk struktur ikatan silang sebagai berikut.

Sifat polimer termoseting sebagai berikut.
-         Keras dan kaku (tidak fleksibel)
-         Jika dipanaskan akan mengeras.
-         Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur ulang).
-         Tidak dapat larut dalam pelarut apapun.
-         Jika dipanaskan akan meleleh.
-         Tahan terhadap asam basa.
-         Mempunyai ikatan silang antarrantai molekul.
Contoh plastik termoseting :
Bakelit    = asbak, fitting lampu listrik, steker listrik, peralatan fotografi, radio, perekat plywood.

Read More

Masalah lingkungan yang berkaitan dengan penggunaan plastik

Kata Kunci: daur ulang, non-biodegradable, pirolisis

Ditulis oleh Utiya Azizah pada 18-04-2009

Tidak seperti bahan-bahan alam lainnya, plastik bersifat non-biodegradable. Berdasarkan informasi, 30% volume sampah di Amerika Serikat terdiri dari plastik. Bagaimana di negara kita, Indonesia? Umumnya sampah plastik ditangani dengan cara dikubur atau dibakar dalam incinerator. Namun, kedua cara tersebut belum menyelesaikan masalah. Plastik yang dikubur tidak akan membusuk sementara lahan tempat mengubur plastik semakin sulit. Pembakaran plastik akan menyebabkan polusi. Misalnya, pembakaran PVC menghasilkan gas hidrogen klorida (HCl) atau gas klorin (Cl2). Berikut beberapa cara yang dipertimbangkan untuk menangani plastik.
a. Daur ulang
Plastik termoplas dapat dibentuk ulang melalui pemanasan. Dapat juga didepolimerisasi sehingga diperoleh kembali monomernya. Akan tetapi, sulit sekali memilah sampah plastik menurut jenisnya. Sampah plastik seringkali merupakan campuran dari berbagai jenis. Dengan demikian juga mengandung plasticiser, pigmen warna, dan campuran bahan lainnya. Akibatnya, hasil daur ulangnya paling merupakan plastik dengan mutu yang lebih rendah dan kurang nilai ekonomisnya.
Di negara maju yang penduduknya sadar lingkungan, produsen mencantumkan kode yang menyatakan jenis plastik. Lalu di tempat­tempat umum disediakan tempat sampah dengan berbagai kode, sehingga masyarakat dapat membuang sampah plastik menurut jenisnya. Dapatkah Anda mengelompokkan bahan-bahan plastik yang telah Anda pakai berdasarkan jenis plastik?
b. Membuat plastik yang biodegradable
Dengan membuat plastik yang biodegradable, maka plastik akan hancur dalam beberapa tahun.
c. Pirolisis
Apabila plastik dipanaskan hingga 700⁰C tanpa udara, maka molekul plastik akan terurai membentuk molekul-molekul sederhana. Campuran plastik yang biasa, seperti politena, polipropilena atau polistirena, ketika dipirolisis akan menghasilkan hidrokarbon sederhana serti etena atau propena atau benzena. Senyawa tersebut dapat dipisahkan melalui destilasi bertingkat. Hasilnya kemudian dapat digunakan untuk membuat berbagai bahan kimia termasuk plastik. Untuk sekarang ini, pirolisis dinilai tidak ekonomis, karena masih tersedia bahan baku yang lebih murah, yaitu dari minyak bumi dan gas alam.
Keuntungan yang diperoleh dari cara pirolisis, salah satunya adalah kita dapat menyortir limbah plastik menurut jenisnya.

Read More

Kristalisasi

Kata Kunci: kadar pelarut, kristalisasi senyawa

Ditulis oleh Zulfikar pada 03-01-2011

Pemisahan dengan teknik kristalisasi didasari atas pelepasan pelarut dari zat terlarutnya dalam sebuah campuran homogeen atau larutan, sehingga terbentuk kristal dari zat terlarutnya. Proses ini adalah salah satu teknik pemisahan padat-cair yang sangat penting dalam industri, karena dapat menghasilkan kemurnian produk hingga 100%.
Kristal dapat terbentuk karena suatu larutan dalam keadaan atau kondisi lewat jenuh (supersaturated). Kondisi tersebut terjadinya karena pelarut sudah tidak mampu melarutkan zat terlarutnya, atau jumlah zat terlarut sudah melebihi kapasitas pelarut. Sehingga kita dapat memaksa agar kristal dapat terbentuk dengan cara mengurangi jumlah pelarutnya, sehingga kondisi lewat jenuh dapat dicapai. Proses pengurangan pelarut dapat dilakukan dengan empat cara yaitu, penguapan, pendinginan, penambahan senyawa lain dan reaksi kimia.
Pemisahan denga pembentukan kristal melalui proses penguapan merupakan cara yang sederhana dan mudah kita jumpai, seperti pada proses pembuatan garam.
Air laut dialirkan kedalam tambak dan selanjutnya ditutup. Air laut yang ada dalam tambak terkena sinar matahari dan mengalami proses penguapan, semakin lama jumlah berkurang, dan mongering bersamaan dengan itu pula kristal garam terbentuk. Biasanya petani garam mengirim hasilnya ke pabrik untuk pengolahan lebih lanjut.
Pabrik gula juga melakukan proses kristalisasi, tebu digiling dan dihasilkan nira, nira tersebut selanjutnya dimasukkan kedalam alat vacuum evaporator, Dalam alat ini dilakukan pemanasan sehingga kandungan air di dalam nira menguap, dan uap tersebut dikeluarkan dengan melalui pompa, sehingga nira kehilangan air berubah menjadi Kristal gula.
Ketiga teknik yang lain pendinginan, penambahan senyawa lain dan reaksi kimia pada prinsipnya adalah sama yaitu mengurangi kadar pelarut didalam campuran homogeen.

Read More

Membersihkan Peralatan Laboratorium

Kata Kunci: konsentrasi analit, Peralatan Laboratorium, polyethylene

Ditulis oleh Suparni Setyowati Rahayu pada 23-09-2009

Kebersihan peralatan laboratorium, baik yang berupa peralatan gelas atau non gelas seperti bejana polyethylene, polypropylene dan teflon, merupakan bagian yang sangat mendasar dalam kegiatan laboratorium dan merupakan elemen penting dalam program jaminan mutu.
Perhatian kepada kebersihan barang-barang tersebut harus ditingkatkan dan harus proporsional dengan tingkat kepentingan pengujian, akurasi pengukuran yang diperlukan dan menurunnya konsentrasi analit yang akan ditentukan.
Setiap laboratorium harus menetapkan prosedur yang memadai untuk membersihkan peralatan gelas dan non gelas yang digunakan dalam berbagai macam pengujian. Apabila metodologi pengujian tertentu mensyaratkan prosedur membersihkan secara spesifik, maka prosedur tersebut harus diikuti.

Cara Membersihkan Peralatan Laboratorium Secara Umum

Proses membersihkan harus dilakukan segera setelah peralatan digunakan. Membuang bahan berbahaya dan pembersihan bahan korosif sebelum peralatan tersebut dibersihkan. Peralatan cuci manual atau otomatis harus menggunakan deterjen yang sesuai dengan kegunaannya.
Residu organik memerlukan perlakuan dengan larutan pembersih asam kromat. Peralatan harus dikeringkan dan disimpan dalam kondisi yang tidak memungkinkan terjadinya kontaminasi oleh debu atau bahan lain.

Cara Membersihkan Timbangan

Kebersihan timbangan harus dicek setiap kali selesai digunakan, bagian dan menimbang harus dibersihkan dengan menggunakan sikat, kain halus atau kertas (tissue) dan membersihkan timbangan secara keseluruhan timbangan harus 392 dimatikan, kemudian piringan (pan) timbangan dapat diangkat dan seluruh timbangan dapat dibersihkan dengan menggunakan pembersih seperti deterjen yang lunak, campurkan air dan etanol/alkohol. Sesudah dibersihkan timbangan dihidupkan dan setelah dipanaskan, cek kembali dengan menggunakan anak timbangan.

Cara Membersihkan dan Merawat Penangas Air (Water Bath) Thermostat

Perawatan secara reguler oleh Jasa Layanan pelanggan tidak diperlukan. Pembersihan yang dibutuhkan pada perawatan (seperti membersihkan sudu-sudu / baling-baling roda yang berputar) dilakukan oleh Operator laboratorium sesuai dengan petunjuk pabrik.

Media pemanas dan Alat

Media pemanas (misal air) harus dapat diganti dalam kasus bila terlihat adanya kontaminasi ( seperti partikel-partikel, kontaminasi dari reagen). Permukaan alat harus dibersihkan dengan menggunakan pembersih (sabun/ deterjen yang biasa digunakan). Kontaminasi lebih kuat ( adanya deposit kapur), dapat dihilangkan dengan pembersih yang khusus/cocok (misal asam asetat encer).

Read More

Sumber bahaya yang berpotensi menimbulkan kecelakaan kerja

Ditulis oleh Suwahono pada 28-01-2010

Beberapa sumber bahaya yang berpotensi menimbulkan kecelakaan kerja dapat dikategorikan sebagai berikut:

Bahan Kimia

Meliputi bahan mudah terbakar, bersifat racun, korosif, tidak stabil, sangat reaktif, dan gas yang berbahaya. Penggunaan senyawa yang bersifat karsinogenik dalam industri maupun laboratorium merupakan problem yang signifikan, baik karena sifatnya yang berbahaya maupun cara yang ditempuh dalam penanganannya. Beberapa langkah yang harus ditempuh dalam penanganan bahan kimia berbahaya meliputi manajemen, cara pengatasan, penyimpanan dan pelabelan, keselamatan di laboratorium, pengendalian dan pengontrolan tempat kerja, dekontaminasi, disposal, prosedur keadaan darurat, kesehatan pribadi para pekerja, dan pelatihan. Bahan kimia dapat menyebabkan kecelakaan melalui pernafasan (seperti gas beracun), serapaan pada  kulit (cairan), atau bahkan tertelan melalui mulut untuk padatan dan cairan.
        Bahan kimia berbahaya dapat digolongkan ke dalam beberapa kategori yaitu, bahan kimia yang eksplosif (oksidator, logam aktif, hidrida, alkil logam, senyawa tidak stabil secara termodinamika, gas yang mudah terbakar, dan uap yang mudah terbakar). Bahan kimia yang korosif (asam anorganik kuat, asam anorganik lemah, asam organik kuat, asam organik lemah, alkil kuat, pengoksidasi, pelarut organik). Bahan kimia yang merusak paru-paru (asbes), bahan kimia beracun, dan bahan kimia karsinogenik (memicu pertumbuhan sel kanker), dan teratogenik.

Bahan-bahan Biologis

Bakteri, jamur, virus, dan parasit merupakan bahan-bahan biologis yang sering digunakan dalam industri maupun dalam skala laboratorium. Pada golongan ini bukan hanya organisme saja, tetapi juga semua bahan biokimia, termasuk di dalamnya gula sederhana, asam amino, dan substrat yang digunakan dalam proses industri. Penanganan dalam penyimpanan, proses, maupun pembuangan bahan biologis ini perlu mendapatkan ketelitian dan kehati-hatian, mengingat gangguan kontaminasi akibat organisme dapat menyebabkan kerusakan sel-sel tubuh yang serius pada karyawan atau tenaga kerja.

Aliran Listrik

Penggunaan peralatan dengan daya yang besar akan memberikan kemungkinan-kemungkinan untuk terjadinya kecelakaan kerja. Beberapa faktor yang harus diperhatikan antara lain:

1. Pemakaian safety switches yang dapat memutus arus listrik jika penggunaan melebihi limit/batas yang ditetapkan oleh alat.
2. Improvisasi terhadap peralatan listrik harus memperhatikan standar keamanan dari peralatan.
3. Penggunaan peralatan yang sesuai dengan kondisi kerja sangat diperlukan untuk menghindari kecelakaan kerja.
4. Berhati-hati dengan air. Jangan pernah meninggalkan perkeraan yang memungkinkan peralatan listrik jatuh atau bersinggungan dengan air. Begitu juga dengan semburan air yang langsung berinteraksi dengan peralatan listrik.
5. Berhati-hati dalam membangun atau mereparasi peralatan listrik agar tidak membahayakan penguna yang lain dengan cara memberikan keterangan tentang spesifikasi peralatan yang telah direparasi.
6. Pertimbangan bahwa bahan kimia dapat merusak peralatan listrik maupun isolator sebagai pengaman arus listrik. Sifat korosif dari bahan kimia dapat menyebabkan kerusakan pada komponen listrik.
7. Perhatikan instalasi listrik jika bekerja pada atmosfer yang mudah meledak. Misalnya pada lemari asam yang digunakan untuk pengendalian gas yang mudah terbakar.
8. Pengoperasian suhu dari peralatan listrik akan memberikan pengaruh pada bahan isolator listrik. Temperatur sangat rendah menyebabkan isolator akan mudah patah dan rusak. Isolator yang terbuat dari bahan polivinil clorida (PVC) tidak baik digunakan pada suhu di bawah 0 ^oC. Karet silikon dapat digunakan pada suhu –50 ^oC. Batas maksimum pengoperasian alat juga penting untuk diperhatikan. Bahan isolator dari polivinil clorida dapat digunakan sampai pada suhu 75 ^oC, sedangkan karet silikon dapat digunakan sampai pada suhu 150 ^oC.

Ionisasi Radiasi

Ionisasi radiasi dapat dikeluarkan dari peralatan semacam X-ray difraksi atau radiasi internal yang digunakan oleh material radioaktif yang dapat masuk ke dalam badan manusia melalui pernafasan, atau serapan melalui kulit. Non-ionisasi radiasi seperti ultraviolet, infra merah, frekuensi radio, laser, dan radiasi elektromagnetik dan medan magnet juga harus diperhatikan dan dipertimbangkan sebagai sumber kecelakaan kerja.

Mekanik

Walaupun industri dan laboratorium moderen lebih didominasi oleh peralatan yang terkontrol oleh komputer, termasuk didalamnya robot pengangkat benda berat, namun demikian kerja mekanik masih harus dilakukan. Pekerjaan mekanik seperti transportasi bahan baku, penggantian peralatan habis pakai, masih harus dilakukan secara manual, sehingga kesalahan prosedur kerja dapat menyebabkan kecelakaan kerja. Peralatan keselamatan kerja seperti helmet, sarung tangan, sepatu, dan lain-lain perlu mendapatkan perhatian khusus dalam lingkup pekerjaan ini.

Api

Hampir semua laboratorium atau industri menggunakan bahan kimia dalam berbagai variasi penggunaan termsuk proses pembuatan, pemformulaan atau analisis. Cairan mudah terbakar yang sering digunakan dalam laboratorium atau industri  adalah hidrokarbon. Bahan mudah terbakar yang lain misalnya pelarut organik seperti aseton, benzen, butanol, etanol, dietil eter, karbon disulfida, toluena, heksana, dan lain-lain. Para pekerja harus berusaha untuk akrab dan mengerti dengan informasi yang terdapat dalam Material Safety Data Sheets (MSDS). Dokumen MSDS memberikan penjelasan tentang tingkat bahaya dari setiap bahan kimia, termasuk di dalamnya tentang kuantitas bahan yang diperkenankan untuk disimpan secara aman.
Sumber api yang lain dapat berasal dari senyawa yang dapat meledak atau tidak stabil. Banyak senyawa kimia yang mudah meledak sendiri atau mudah meledak jika bereaksi dengan senyawa lain. Senyawa yang tidak stabil harus diberi label pada penyimpanannya. Gas bertekanan juga merupakan sumber kecelakaan kerja akibat terbentuknya atmosfer dari gas yang mudah terbakar.

Suara (kebisingan)

Sumber kecelakaan kerja yang satu ini pada umumnya terjadi pada hampir semua industri, baik industri kecil, menengah, maupun industri besar. Generator pembangkit listrik, instalasi pendingin, atau mesin pembuat vakum, merupakan sekian contoh dari peralatan yang diperlukan dalam industri. Peralatan-peralatan tersebut berpotensi mengeluarkan suara yang dapat menimbulkan kecelakaan kerja dan  gangguan kesehatan kerja. Selain angka kebisingan yang ditimbulkan oleh mesin, para pekerja harus memperhatikan berapa lama mereka bekerja dalam lingkungan tersebut. Pelindung telinga dari kebisingan juga harus diperhatikan untuk menjamin keselamatan kerja.

Read More

Reaksi Redoks

Kata Kunci: bilangan oksidasi logam, mekanisme koordinasi dalam, mekanisme koordinasi luar, Reaksi Redoks, reaksi senyawa, transfer elektron

Ditulis oleh Taro Saito pada 08-12-2009

Bilangan oksidasi logam dalam senyawa logam transisi dapat bervariasi dari rendah ke tinggi. Bilangan oksidasi ini dapat berubah dengan reaksi redoks. Akibat hal ini, jarak ikatan dan sudut ikatan antara logam dan unsur yang terkoordinasi, atau antar logam, berubah dan pada saat tertentu keseluruhan struktur kompleks dapat terdistorsi secara dramatik atau bahkan senyawanya dapat terdekomposisi.
Reaksi senyawa logam transisi dengan berbagai bahan oksidator atau reduktor juga sangat penting dari sudut pandang sintesis. Khususnya, reaksi reduksi digunakan dalam preparasi senyawa organologam, misalnya senyawa kluster atau karbonil logam.
Sementara itu, studi transfer elektron antar kompleks, khususnya reaksi redoks senyawa kompleks logam transisi telah berkembang. Taube mendapat hadiah Nobel (1983) untuk studi reaksi transfer elektron dalam kompleks logam transisi dan mengklasifikasikan reaksi ini dalam dua mekanisme. Mekanisme transfer elektron dengan ligan jembatan digunakan bersama antara dua logam disebut dengan mekanisme koordinasi dalam, dan mekanisme reaksi yang melibatkan transfer langsung antar logam tanpa ligan jembatan disebut mekanisme koordinasi luar.
Mekanisme koordinasi dalam bila [CoCl(NH₃)₅]²⁺ direduksi dengan [Cr(OH₂)₆]²⁺, suatu kompleks senyawa antara, [(NH₃)₅Co-Cl-Cr(OH₂)₅]⁴⁺, terbentuk dengan atom khlor membentuk jembatan antara kobal dan khromium. Sebagai akibat transfer elektron antara khromium ke kobalmelalui khlor, terbentuk [Co(NH₃)₅Cl]⁺, dengan kobal direduksi dari trivalen menjadi divalen, dan [Cr(OH₂)₆]³⁺, dengan khromium dioksidasi dari divalen menjadi trivalen. Reaksi seperti ini adalah jenis reaksi redoks melalui mekanisme koordinasi dalam. Anion selain halogen yang cocok untuk pembentukan jembatan semacam ini adalah SCN-, N^3-, CN^-,dsb.
Mekanisme koordinasi luar. Bila [Fe(phen)₃]³⁺ (phen adalah ortofenantrolin) direduksi dengan [Fe(CN)₆]^4- , tidak ada jembatan ligan antar logam dan elektron berpindah dari HOMO Fe(II) ke LUMO Fe(III) dalam waktu yang sangat singkat dan kontak langsung antar dua kompleks. Akibat transfer elektron ini, terbentuk [Fe(phen)₃]²⁺ dan [Fe(CN)₆]^3-. Reaksi seperti ini adalah reaksi redoks melalui mekanisme koordinasi luar, dan karakteristik sistem kompleks yang memiliki laju substitusi ligan yang sangat lambat dibandingkan dengan laju transfer elektron, khususnya dalam sistem yang memiliki ligan yang sama tetapi bilangan oksidasi yang berbeda, [Fe(CN)₆]^3- dan [Fe(CN)₆]^4- yang memiliki laju transfer elektron yang besar. R. A. Marcus mendapatkan hadiah Nobel (1992) untuk studi mekanisme transfer elektron koordinasi luar ini.

Read More

Pengambilan Data dan Angka Penting

Ditulis oleh Sri Handayani pada 15-05-2011

Di depan kalian telah dijelaskan tentang apa yang dimaksud dengan pengukuran. Dalam belajar fisika tidak bisa lepas dari pengukuran. Ada tiga hal penting yang berkaitan dengan pengukuran, yaitu: pengambilan data, pengolahan data dan penggunaan alat ukur. Ketiga hal ini dapat kalian cermati pada penjelasan berikut.
1. Pengambilan Data dan Angka Penting
Pernahkah kalian melakukan kegiatan pengambilan data? Proses pengukuran hingga memperoleh data hasil pengukuran itulah yang dinamakan pengambilan data. Apakah hasil pengukuran dapat memperoleh nilai yang tepat? Proses pengukuran banyak terjadi kesalahan. Kesalahan bisa terjadi dari orang yang mengukur, alat ukur atau lingkungannya. Untuk memuat semua keadaan itu maka pada hasil pengukuran dikenal ada angka pasti dan angka taksiran. Gabungan kedua angka itu disebut angka penting.
Angka penting adalah angka yang didapat dari hasil pengukuran yang terdiri dari angka pasti dan angka taksiran. Nilai setiap hasil pengukuran merupakan angka penting. Seperti keterangan di atas angka penting terdiri dari dua bagian. Pertama angka pasti yaitu angka yang ditunjukkan pada skala alat ukur dengan nilai yang ada. Kedua angka taksiran yaitu angka hasil pengukuran yang diperoleh dengan memperkirakan nilainya. Nilai ini muncul karena yang terukur terletak diantara skala terkecil alat ukur. Dalam setiap pengukuran hanya diperbolehkan memberikan satu angka taksiran. Untuk memahami angka penting ini dapat kalian cermati contoh berikut.

Penting
Angka taksiran pada pengukuran massa benda Gambar 1.2 juga boleh sebesar 0,9 atau 0,7 yang penting adalah 1 angka taksiran. Tidak boleh 0,85 atau 0,95 karena ada 2 angka penting.

CONTOH 1.1
Sekelompok siswa yang melakukan pengukuran massa benda menggunakan alat neraca pegas. Dalam pengukuran itu terlihat penunjukkan skala seperti pada Gambar 1.2. Aghnia menuliskan hasil 8,85 gr sedangkan John menuliskan hasil 8,9 gr. Manakah hasil yang benar?
Penyelesaian:
Coba kalian perhatikan Gambar 1.2. Dari gambar itu dapat diperoleh:
Angka pasti = 8 gr
Angka taksiran = 0,9 gr (hanya boleh satu angka taksiran, tidak boleh 0,85 karena 2 angka taksiran)
Hasil pengukuran adalah
m = angka pasti + angka taksiran
= 8 + 0,8 = 8,8 gr
Jadi yang lebih tetap adalah hasilnya John.

Untuk lebih memahami contoh ini dapat kalian coba soal berikut.
Sebuah pensil diukur panjangnya dengan mistar centimeter. Keadaannya dapat dilihat seperti pada Gambar 1.3. Tentukan hasil pengukuran tersebut.

Untuk mendapatkan hasil pengukuran yang tepat dapat dilakukan langkah-langkah penghindaran kesalahan. Langkah-langkah itu diantaranya seperti berikut.
a. Memilih alat yang lebih peka
Langkah pertama untuk melakukan pengukuran adalah memilih alat. Alat ukur suatu besaran bisa bermacam-macam. Contohnya alat ukur massa.  Tentu kalian telah mengenalnya ada timbangan (untuk beras atau sejenisnya), neraca pegas, neraca O’hauss (di laboratorium) dan ada lagi neraca analitis (bisa digunakan menimbang emas). Semua alat ini memiliki kepekaan atau skala terkecil yang berbeda-beda. Untuk mendapatkan hasil yang lebih tepat maka: pertama, pilihlah alat yang lebih peka (lebih teliti). Misalnya neraca analitis memiliki ketelitian yang tinggi hingga 1 mg. Kedua, pilihlah alat yang sesuai penggunaannya (misalnya neraca analisis untuk mengukur benda – benda kecil seperti massa emas).
b. Lakukan kalibrasi sebelum digunakan
Kalibrasi biasa digunakan pada badan meteorologi dan geofisika. Misalnya untuk timbangan yang sudah cukup lama digunakan, perlu dilakukan kalibrasi. Kalibrasi adalah peneraan kembali nilai-nilai pada alat ukur. Proses kalibrasi dapat juga dilakukan dalam lingkup yang kecil yaitu pada pengambilan data eksperimen di laboratorium. Sering sekali alat ukur yang digunakan memiliki keadaan awal yang tidak nol. Misalnya neraca pegas saat belum diberi beban, jarumnya sudah menunjukkan nilai tertentu (bukan nol). Keadaan alat seperti inilah yang perlu kalibrasi. Biasanya pada alat tersebut sudah ada bagian yang dapat membuat nol (normal).
c. Lakukan pengamatan dengan posisi yang tepat
Lingkungan tempat pengukuran dapat mempengaruhi hasil pembacaan. Misalnya banyaknya cahaya yang masuk. Gunakan cahaya yang cukup untuk pengukuran. Setelah lingkungannya mendukung maka untuk membaca skala pengukuran perlu posisi yang tepat. Posisi pembacaan yang tepat adalah pada arah yang lurus.
d. Tentukan angka taksiran yang tepat
Semua hasil pengukuran merupakan angka penting. Seperti penjelasan di depan, bahwa angka penting memuat angka pasti dan satu angka taksiran. Angka taksiran inilah yang harus ditentukan dengan tepat. Lakukan pemilihan angka taksiran dengan pendekatan yang tepat. Angka taksiran ditentukan dari setengah skala terkecil. Dengan demikian angka penting juga dipengaruhi spesifikasi alat yang digunakan.

Aktiflah
Sekelompok siswa sedang
mengukur panjang penghapus.
Beberapa posisi pengukurannya
terlihat seperti
gambar di bawah.

Coba kalian jelaskan pengukur
(a) dan (b)!

Read More

Hereditas pada Makhluk Hidup

Kata Kunci: genetika, hereditas makhluk hidup, hukum mendel

Ditulis oleh Ameilia Siregar pada 16-10-2010

Melalui persilangan resiprok yaitu persilangan dengan asal gamet jantan dan betina dipertukarkan, telah diketahui bahwa gamet dari masing-masing induk  (Parental =P) memberikan saham yang sama di dalam pewarisan sifat. Bagian dari gamet induk yang bertanggung jawab dalam pewarisan tersebut adalah gen yang terdapat dalam kromosom. Istilah gen sebagai bahan keturunan diperkenalkan oleh W. Johanse, sedangkan istilah kromosom diperkenalkan oleh W. Waldayer.
Standar Kompetensi
Menerapkan prinsip-prinsip genetik tumbuhan dan hewan
Kompetensi Dasar
4.1. Mengidentifikasi gen, kromosom, pembelahan mitosis dan meiosis.
4.2. Menerapkan Hukum Mendel dan penyimpangannya.
4.3. Mendeskripsikan mutasi dan faktor penyebabnya.
4.4. Mendeskripsikan peranan manusia dalam revolusi hijau dan revolusi biru.
4.5. Menerapkan dasar-dasar pemuliaan (penemuan bibit unggul).
Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari Hereditas Pada Tumbuhan dan Hewan, Kalian diharapkan dapat memahami, menafsirkan, dan mengkomunikasikan pemahaman konsep hereditas, penerapan Hukum Mendel dan penyimpangannya serta dasar-dasar pemuliaan tumbuhan dan hewan.
Kata-Kata Kunci

Alel Antikodon Antisense Autosom Breeding Dihibrida Diploid Dominan Double helix Ekson Epistasis Fenotipe Genotipe Genom kromosom Haploid Heterozigot Hipostasis Homozigot Intron Karier Kodon Kriptomeri

Kromatin Kromomer Kromosom Kromosom homolog Kromosom kelamin Letal Lokus Modifikasi Monohibrida Mutasi Nukleosida Nukleotida Pautan Pindah silang Replikasi Seleksi Sense Sistron Template Transkripsi Translasi Triplet

Read More

Gerakan elektron dan inti atom

Ditulis oleh Koichi Ohno pada 15-02-2009

a. Operator Hamitonian untuk inti atom dan elektron

Marilah kita meninjau sistem yang terdiri dari elektron dan inti. Sistem yang demikian itu termasuk di dalamnya adalah molekul, ion, kompleks, kristal dan seluruh material lainnya. Dalam usaha untuk membuat perlakukan atau perhitungan secara mekanika kuantum, beberapa simbol harus diperkenalkan. Untuk pembahasan atau perhitungan yang sistematik, Z_A dan Z_B menyatakan bilangan atom masing-masing untuk atom A dan B dan jarak antar keduanya dinyatakan dengan RAB, sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar 4.1. r_ij menyatakan jarak antara elektron i dan j dan R_Ai menyatakan jarak antar atom A dan elektron i. Operator Laplacian dan masa untuk atom A dan elektron i dinyatakan masing-masing oleh ?_A, ?_i, M_A, dan m. Dengan menggunakan simbol atau notasi ini, operator Hamiltonian dapat dinyatakan sebagai sebuah penjumlahan dari lima suku-suku berikut.

(4.1)

(4.2)

(4.3)

(Energi potensial untuk interaksi antar inti atom)

(4.4)

(Energi potensial untuk interaksi antar inti atom dan elektron)

(4.5)

(Energi potensial untuk interaksi antar elektron)

(4.6)

Gambar 4.1 Sebuah sistem yang terdiri dari inti dan elektron.

Simbol A dan i dalam ? menunjukkan bahwa penjumlahan harus dilakukan masing-masing untuk seluruh atom atau seluruh elektron. Simbol A > B dan i > j dalam ? menyatakan bahwa penjumlahan harus dilakukan untuk satu pasangan inti atau elektron tanpa pengulangan.
Operator Hamiltonian yang diberikan di atas dapat diterapkan pada sistem khusus seperti pada sebuah sistem yang terdiri dari hanya sebuah inti dan juga sebuah sistem dengan hanya satu elektron. Jika hanya terdapat satu inti, U_n dapat diabaikan dan penjumlahan terhadap A hanya mengan dung satu kontribusi dari inti. Untuk sistem dengan satu elektron, U_e dapat diabaikan dan penjumlahan terhadap i hanya mengandung satu kontribusi yang disebabkan oleh elektron. Lebih lanjut, untuk sistem yang tidak memiliki elektron, K_e, U_ne, U_e diabaikan dan untuk sistem tanpa inti atom maka Ke, U_ne dan U_e diabaikan. Ini akan membuat Hamiltonian ?? yang diberikan pada persamaan (4.1) dapat diterapkan pada setiap sistem yang terdiri dari sembarang jumlah inti dan elektron.
Ketika kita tidak memperdulikan perbedaan antara inti dan elektron, operator Hamiltonian ?? untuk sebuah sistem yang mengandung partikel dengan masa M_p, M_J dan muatan listrik Q_p, Q_J dapat dinyatakan dengan cara yang sangat lebih sederhana dengan rumus berikut.

(4.7)

Terdapat beberapa alasan mengapa dalam perlakuan di atas kita mencatat adanya perbedaan antara inti dan elektron sebagaimana didiskusikan di bawah ini.

b. Pemisahan gerakan inti dan elektron

Ketika sebuah gaya F bekerja pada sebuah benda dengan masa M, benda tersebut akan mengalami percepatan sebesar a = F/M. Hal ini sangat jelas untuk dipahami dengan menggunakan persamaan Newton untuk gerak, F = Ma. Sekarang, marilah kita mengandaikan bahwa gaya F bekerja secara independen pada dua buah benda dengan masa yang berbeda yaitu M dan m. Besarnya percepatan yang dimiliki pada kedua benda tersebut adalah F/M dan F/m, dan rasio antara keduanya adalah (F/M)/(F/m) = m/M. Jika M sangat besar dibandingkan dengan m maka rasio ini akan mendekati nol. Dengan demikian maka percepatan pada benda dengan masa besar (M) dapat diabaikan jika dibandingkan dengan benda yang bermasa kecil (m). Konsekuensinya adalah pada hukum aksi-reaksi, sebuah pasangan gaya dengan besaran yang sama dan bekerja pada dua benda dengan perbedaan rasio masa yang besar, benda yang berat akan sulit untuk bergerak sedangkan benda yang ringan akan sangat mudah untuk bergerak. Dengan demikian, gerakan dari sebuah partikel berat dapat diabaikan jika dibandingkan dengan gerak pada partikel ringan dengan kata lain, sepanjang gerakan partikel ringan yang menjadi perhatian utama, kita bisa nyatakan bahwa partikel berat berada pada posisi diam yang tetap.
M. Born dan J. B. Oppenheimer menerapkan sebuah ide yang didasarkan pada rasio masa yang besar pada sistem yang terdiri dari inti dan elektron, dan pada tahun 1927 mereka memperkenalkan sebuah pendekatan adiabatik atau pendekatan Born-Oppenheimer di mana inti atom adalah tetap ketika kita sedang meninjau gerak elektron. Dalam pendekatan ini, kita mengabaikan K_n dari ?? yang lengkap pada persamaan di atas dan Hamiltonian ??_e berikut yang disebut sebagai Hamiltonian elektronik digunakan.

(4.8)

Di sini, U_n dapat diabaikan untuk masalah-masalah yang berkaitan dengan gerakan elektron, karena di dalamnya tidak terdapat koordinat elektron. Dalam usaha untuk membahas kestabilan sistem atau gaya yang bekerja pada inti, U_nn sebaiknya dimasukkan ke dalam ??_e. Marilah kita mengandaikan bahwa persamaan eigen untuk ??_e yang juga persamaan eigen untuk elektron-elektron H_e? = u? telah berhasil dipecahkan. Untuk lebih menjelaskan arti dari koordinat, koordinat inti dan koordinat elektron masing-masing dinyatakan oleh R dan r. Dengan notasi ini, persamaan eigen untuk elektron dinyatakan dengan

(4.9)

Kita perlu mencatat di sini bahwa R merepresentasikan parameter dari koordinat inti atom yang tetap. Jika R bergeser maka ??_e akan berubah dan akan menghasilkan fungsi eigen ? dan nilai eigen u yang termodifikasi. Ketika ?(R, r) telah diperoleh, maka kemudian kita dapat mengetahui distribusi probabilitas untuk menemukan elektron di sekitar inti atom yang diam. Demikian pula, saat u(R) dapat ditentukan, kita akan mengetahui energi pada konfigurasi inti yang diam. Nilai-nilai dari fungsi u(R) bergantung pada R. Penurunan pada u akan mengakibatkan situasi yang lebih stabil secara energetik dan peningkatan u akan membawa pada sistem yang tidak stabil. Ini memberi arti bahwa u(R) adalah energi potensial untuk gerakan inti atom yang perubahannya bergantung pada posisi-posisi relatif dari inti atom. Hal ini dapat terlihat pada arti dari Hamiltonian yang lengkap ?? yang dinyatakan oleh ?? = K_n + ??_e, dan juga dari arti Hamiltonian berikut yang dapat diturunkan dari H dengan mengganti ??e dengan nilai eigen u(R).

(4.10)

??_n adalah Hamiltonian untuk gerakan inti dalam pendekatan adiabatik, K_n adalah energi kinetik dan u(R) menyatakan energi potensial. Dalam ruang lingkup ini maka u(R) disebut sebagai potensial adiabatik. Sebagaimana akan didiskusikan di bawah ini, dari fungsi u(R) kita dapat memperoleh informasi tentang konfigurasi inti yang stabil (seperti struktur molekul untuk molekul), panas dari reaksi (berkaitan dengan energi ikatan dari molekul diatomik) dan kekuatan dari ikatan kimia.
Marilah kita menyelesaikan persamaan eigen ?? dalam persamaan (4.1).

(4.11)

Nilai eigen E adalah untuk energi total termasuk di dalamnya untuk gerakan elektron dan inti atom. Dengan memperhatikan bahwa fungsi eigen ?(R, r) dalam persamaan (4.9) untuk gerakan elektron menggambarkan perilaku elektron dengan inti yang hampir diam, kita dapat mengasumsikan bentuk berikut untuk fungsi gelombang ? .

(4.12)

Dengan memasukkan persamaan (4.12) ke dalam persamaan (4.11) diikuti dengan penggunaan persamaan (4.9), pendekatan dari ?_A?( R, r) = 0 dan berdasarkan pada pertimbangan di atas tentang perubahan yang lambat untuk ?(R, r) terhadap R, maka kita akan mendapatkan persamaan berikut.

(4.13)

Dengan mencari solusi dari persamaan ini, kita akan mendapatkan tingkat-tingkat energi baik itu untuk gerakan inti maupun gerakan elektron. Energi yang diperoleh dari persamaan (4.13) mengandung energi translasi, rotasi dan vibrasi disamping energi untuk gerakan elektron. Metoda-metoda untuk memisahkan gerak translasi, rotasi dan vibrasi telah dipelajari pada bagian 1.12 yaitu pada sistem dengan dua partikel (molekul diatomik)

c. Potensial adiabatik untuk molekul diatomik

Ketika potensial adiabatik diberikan untuk sebuah sistem poliatomik, berbagai sifat dapat ditentukan. Marilah kita mempelajari sifat-sifat ini untuk sistem diatomik sebagai sebuah contoh. u(R) untuk sebuah molekul diatomik secara umum adalah sebuah kurva yang ditunjukkan pada Gambar 4.2. R adalah jarak antar inti atau dua atom yang terpisah berkaitan dengan limit pemisahan R ? ?. Dalam gambar, u(R) akan menurun jika kita bergerak dari R = ? menuju jarak yang lebih pendek antara dua buah inti. Kedua inti secara bersama-sama akan mengalami gaya tarik-menarik yang berkaitan dengan menurunnya energi. Ini berarti bahwa terdapat gaya ikat. Penurunan jarak yang berlanjut akan menyebabkan nilai minimum dari u(R) pada suatu jarak R_e dan untuk jarak yang lebih dekat lagi u(R) akan meningkat secara cepat. Ini memberikan indikasi bahwa untuk R<R_e, atom-atom akan saling tolak-menolak secara kuat. Gaya F dapat didefinisikan sebagai F = dU/dR, yang secara formal menyatakan sebuah gaya yang bekerja sepanjang jarak antar atom R. Untuk R<R_e F akan menjadi positif dan menyebabkan gaya tolak-menolak antar inti. Untuk R > R_e akan menjadi negatif dan akan menyebabkan gaya tarik-menarik antar inti. R_e disebut sebagai jarak keseimbangan antar inti yang juga berarti panjang ikatan atau jarak interatomik yang merupakan sebuah konstanta yang sangat penting yang menentukan struktur molekul.

Gambar 4.2 Kurva potensial energi untuk sebuah molekul diatomik.

Besarnya energi stabilisasi yang berkaitan dengan pembentukan s ebuah molekul disebut sebagai energi ikatan dan didefinisikan dalam besaran D_e berikut ini.

(4.14)

Energi ikatan secara kasar sama dengan energi disosiasi, meskipun beberapa koreksi untuk energi termal dan enegi titik nol (zero point energy) perlu dilakukan jika kita ingin membandingkannya secara langsung dengan panas reaksi yang diukur. Jika energi ikatan kecil, koreksi untuk energi panas menjadi sangat penting. Ketika temperatur sangat tinggi dan energi termal melampaui energi ikatan, molekul akan cenderung untuk terurai dan menjadi tidak stabil.
Pada daerah di sekitar titik keseimbangan R = R_e dalam kurva potensial adiabatik u(R), gaya pembalik (restoring force) akan muncul dan besarnya akan sebanding dengan ?R = R ? R_e. Menurut hukum Hooke (F = ? k?R), ikatan yang memanjang akan cenderung untuk mengkerut dan sebaliknya ikatan yang mengkerut akan cenderung untuk memanjang. Gaya yang konstan memberikan indikasi bahwa besaran dari konstanta pegas dapat diperoleh dari turunan kedua u(R) sebagai berikut.

(4.15)

Rumus ini dapat diturunkan dari ekspansi deret pangkat untuk u (R) dalam suku-suku ?R = R ? R_e di sekitar R = R_e. Sebuah diferensiasi akan menghasilkan gaya F yang kemudian diikuti oleh perbandingan terhadap hukum Hooke, pengabaian terhadap suku yang lebih tinggi akan memberikan rumusan untuk k.
Ketika konstanta gaya k untuk ikatan pegas bersama dengan masa tereduksi diketahui, frekuensi vibrasi dalam pendekatan harmonik diberikan oleh persamaan berikut.

(4.16)

Energi titik nol E_v⁰ dari osilator harmonik diberikan oleh

(4.17)

Keadaan dasar dari sebuah molekul diatomik bukan merupakan energi minimum dari potensial adiabatik. Ini jelas berkaitan dengan penjelasan dari energi titik-nol dalam bagian 1.10. Karenanya, energi total yang diperlukan untuk pemecahan (energi disosiasi) D_0> lebih kecil dari energi ikatan de dengan adanya energi titik nol vibrasi E_v.

(4.18)

Sebagaimana dapat dilihat di atas, kurva energi potensial adiabatik akan memberikan beberapa kuantitas penting sebagai berikut.
(1) Panjang ikatan (keseimbangan jarak antar inti) R_e
(2) Energi ikatan D_e
(3) Konstanta pegas dari ikatan (konstanta gaya) k
(4) Frekuensi vibrasi v
(5) Energi vibrasi titik nol E_v⁰
(6) Energi disosiasi D₀
Contoh 4.1 P. M. Morse mengusulkan sebuah rumus eksperimental dari kurva potensial adiabatik untuk molekul diatomik yang diberikan oleh

Ini disebut sebagai potensial Morse. Dengan menggunakan potensial ini, dapatkan (1) jarak keseimbangan antar inti R_e, (2) Energi ikatan D_e, (3) Konstanta gaya k, dan (4) Frekuensi vibrasi v. Dalam perhitungan v, asumsikan sebuah osilator harmonik dengan masa tereduksi ?.
(Jawaban) Dalam masalah ini kita dapat menuliskan u(R) = M(R), dan kita memperoleh

Untu k memenuhi kondisi keseimbangan, nilai dari persamaan ini haruslah sama dengan nol. Dengan demikian tanda kurung disebelah kanan harus sama dengan nol dan kita akan mendapatkan kondisi yaitu R = R0.
Karenanya,

R = R_e (1)

(2)

Dengan memasukkan kondisi keseimbangan R = R_e = R₀, kita memperoleh

(3)

Dengan mengasumsikan bentuk sebagai sebuah osilator harmonik,

Dengan memasukkan persamaan di atas (3) untuk k dalam persamaan ini kita akan memperoleh

Read More

Entalpi dan Perubahan Entalpi (ΔH)

Kata Kunci: Diagram Entalpi, entalpi, Hukum Kekekalan Energi, Perubahan Entalpi

Ditulis oleh Budi Utami pada 17-01-2012

Entalpi (H) adalah jumlah energi yang dimiliki sistem pada tekanan tetap. Entalpi (H) dirumuskan sebagai jumlah energi yang terkandung dalam sistem (E) dan kerja (W).
H = E + W
dengan:
W = P × V
E = energi (joule)
W = kerja sistem (joule)
V = volume (liter)
P = tekanan (atm)
Hukum kekekalan energi menjelaskan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari bentuk energi yang  satu menjadi bentuk energi yang lain. Nilai energi suatu materi tidak dapat diukur, yang dapat diukur hanyalah perubahan energi (ΔE). Demikian juga halnya dengan entalpi, entalpi tidak dapat diukur, kita hanya dapat mengukur perubahan entalpi (ΔH).
ΔH = H_p – H_r
dengan:
ΔH = perubahan entalpi
H_p = entalpi produk
H_r = entalpi reaktan atau pereaksi
a. Bila H produk > H reaktan, maka ΔH bertanda positif, berarti terjadi penyerapan kalor dari lingkungan ke sistem.
b. Bila H reaktan > H produk, maka ΔH bertanda negatif, berarti terjadi pelepasan kalor dari sistem ke lingkungan.

Secara matematis, perubahan entalpi (ΔH) dapat diturunkan sebagai berikut.
H = E + W (1)
Pada tekanan tetap:
ΔH = ΔE + PΔV (2)
ΔE = q + W (3)
W_sistem = –PV (4)
Substitusi persamaan (3) dan (4) dalam persamaan (2):
H = (q + W) + PΔV
H = (q – PΔV) + PΔV
H = q
Jadi, pada tekanan tetap, perubahan entalpi (ΔH) sama dengan kalor (q) yang diserap atau dilepas (James E. Brady, 1990).
Macam-macam reaksi kimia berdasarkan kalor yang dibebaskan/kalor yang diserap (Martin S. Silberberg, 2000):
a. Reaksi kimia yang membutuhkan atau menyerap kalor disebut reaksi endoterm.
Contoh:
Reaksi pemutusan ikatan pada molekul unsur H₂ adalah:
H₂ → 2 H ΔH = +a kJ
Reaksi endoterm dengan ΔH bertanda positif (+).
b. Reaksi kimia yang membebaskan kalor disebut reaksi eksoterm.
Contoh:
Reaksi pembentukan ikatan pada molekul unsur H₂ adalah:
2H → H₂ ΔH = –a kJ
Reaksi eksoterm dengan ΔH bertanda (–).
Diagram entalpi (diagram tingkat energi)

Read More

Penjelasan Reaksi Antara Alkena Asimetris dan Bromin

Ditulis oleh Jim Clark pada 22-11-2007

Halaman ini memberikan panduan tentang mekanisme untuk adisi elektrofilik bromin pada alkena asimetris seperti propena.
Adisi elektrofilik bromin pada propenaGaya tarik antara propena dan bromin
Ikatan rangkap pada semua alkena terdiri dari dua bagian yang berbeda. Salah satu pasangan elektron terletak pada garis ikatan antara dua inti. Ikatan ini disebut ikatan sigma.
Pasangan elektron yang lain terletak pada sebuah orbital di atas dan di bawah bidang luar molekul, dan disebut ikatan pi. Ikatan pi lebih lemah dibanding ikatan sigma dan sangat rentan terhadap serangan.
Pada saat molekul bromin mendekati ikatan pi, elektron-elektron dalam ikatan tersebut mendesak elektron-elektron dalam ikatan bromin-bromin menuju ke atom bromin bagian bawah (lihat gambar berikut). Ini menghasilkan sebuah dipol terinduksi dalam molekul bromin.

Persamaan mekanisme yang sederhana
Elektron-elektron dari ikatan pi bergerak ke bawah menuju ke atom bromin yang sedikit positif.

Dalam proses tersebut, elektron-elektron dalam ikatan Br-Br terdesak ke bawah sampai semuanya berada pada atom bromin di bagian bawah, menghasilkan sebuah ion bromida.
Perhatikan arah pergerakan elektron-elektron ikatan pi. Dengan pergerakan yang menyebabkan bromin terikat pada atom karbon sebelah kanan ini, terbentuk karbokation sekunder. Karbokation ini lebih stabil dari karbokation primer yang akan terbentuk jika elektron-elektron pi memiliki pergerakan yang berlawanan.
Pada tahap kedua mekanisme, pasangan elektron bebas pada ion bromida tertarik kuat ke karbon positif dan bergerak ke arahnya sampai sebuah ikatan terbentuk.

Dengan demikian, mekanisme keseluruhan adalah:

Persamaan yang lebih akurat untuk mekanisme
Reaksi berlangsung persis sama seperti pada persamaan sederhana di atas, dimana elektron-elektron ikatan pi bergerak ke bawah menuju atom bromin yang sedikit positif.
Tapi kali ini, atom bromin pada bagian atas menjadi terikat ke kedua atom karbon, dengan muatan positif ditemukan pada bromin dan bukan pada salah satu atom karbon. Ion bromonium terbentuk.

Ion bromonium selanjutnya diserang dari belakang oleh ion bromida yang terbentuk pada sebuah reaksi dekat. Ion ini tidak bisa diserang oleh ion bromida asalnya karena jalannya telah dihalangi oleh sebuah bromin positif pada sisi tersebut.

Tidak jadi masalah atom karbon mana dari ikatan rangkap yang diserang oleh ion bromida – hasil akhirnya akan tetap sama.

Read More

Isomerisasi dan Sifat pada Alkana

Kata Kunci: Isomerisasi pada Alkana

Ditulis oleh Budi Utami pada 22-07-2011

Isomerisasi pada Alkana
Sebagaimana telah kita pelajari di depan bahwa pada senyawahidrokarbon dikenal istilah isomer. Isomer yang terjadi pada alkana adalah isomer rangka.
Sebagai contoh C₅H₁₂ mempunyai isomer:

neopentana atau 2,2–dimetilpropana
Artinya, senyawa dengan rumus molekul C₅H₁₂ memiliki 3 isomer. Bagaimana dengan rumus molekul yang lain?
Sifat Alkana
1) Semua hidrokarbon merupakan senyawa nonpolar sehingga tidak larut dalam air. Jika suatu hidrokarbon bercampur dengan air, maka lapisan hidrokarbon selalu di atas sebab massa jenisnya lebih kecil daripada 1.
Pelarut yang baik untuk hidrokarbon adalah pelarut nonpolar, sepertiCCl₄ atau eter.
2) Makin banyak atom C, titik didih makin tinggi. Untuk hidrokarbon yang berisomer (jumlah atom C sama banyak), titik didih makin tinggi apabila rantai C makin panjang (bercabang sedikit).
3) Pada suhu dan tekanan biasa, empat alkana yang pertama (CH₄sampai C₄H₁₀) berwujud gas. Pentana (C₅H₁₂) sampai heptadekana(C₁₇H₃₆) berwujud cair, sedangkan oktadekana (C₁₈H₃₈) dan seterusnya berwujud padat.
4) Jika direaksikan dengan unsur-unsur halogen (F₂, Cl₂, Br₂, dan I₂),maka atom- atom H pada alkana mudah mengalami substitusi (penukaran) oleh atom- atom halogen.
CH₄ + Cl₂-> CH₃Cl + HCl
metilklorida (klorometana)
CH₃Cl + Cl₂-> CH₂Cl₂ + HCl
diklorometana
CH₂Cl₂ + Cl₂-> CHCl₃ + HCl
kloroform (triklorometana)
CHCl₃ + Cl₂-> CCl₄ + HCl
karbon tetraklorida
5) Alkana dapat mengalami oksidasi dengan gas oksigen, dan reaksipembakaran ini selalu menghasilkan energi. Itulah sebabnya alkana digunakan sebagai bahan bakar.  Secara rata-rata, oksidasi 1 gram alkana menghasilkan energi sebesar 50.000 joule.
Reaksi pembakaran sempurna:
CH₄ + 2 O₂-> CO₂ + 2 H₂O + energi
Reaksi pembakaran tidak sempurna:
CH₄ + 3/2 O₂-> CO + 2 H₂O + energi

Read More

Tata Nama Alkana

Ditulis oleh Sukarmin pada 02-10-2009

Perbedaan rumus struktur alkana dengan jumlah C yang sama akan menyebabkan berbedaan sifat alkana yang bersangkutan. Banyaknya kemungkinan struktur senyawa karbon, menyebabkan perlunya pemberian nama yang dapat menunjukkan jumlah atom C dan rumus strukturnya. Aturan pemberian nama hidrokarbon telah dikeluarkan oleh IUPAC agar dapat digunakan secara internasional.
Aturan tata nama alkana
1. Rantai tidak bercabang (lurus) Jika rantai karbon terdiri dari 4 atom karbon atau lebih, maka nama alkana diberi alawal n- (normal)
CH₃ CH₂ CH₂ CH₂ CH₃ = n-pentana
2. Jika rantai karbon bercabang, maka:
a.  Tentukan rantai induk, yaitu rantai karbon terpanjang dari ujung satu ke ujung yang lain. Rantai induk diberi nama alkana.

rantai induk terdiri dari 6 atom C, sehingga diberi nama heksana

b. Penomoran.            Berilan nomor pada rantai induk dari ujung terdekat cabang.

Jika nomor dari bawah, maka cabang ada di nomor 3. tetapi jika dari kanan, maka cabang ada di nomor 4. Sehingga dipilih penomoran dari ujung bawah.
c.         Tentukan cabang, yaitu atom C yang yang terikat pada rantai induk. Cabang merupakan gugus alkil dan beri nama alkil sesuai struktur alkilnya. Perhatikan beberapa gugus alkil berikut:
d. Tabel 3. Nama Alkil

e.         Urutan penulisan nama. Urutan penulisan nama untuk alkana bercabang: Nomor cabang-nama cabang nama rantai induk:
Nama untuk struktur di atas adalah: 3-metilheksana

-jika terdapat lebih dari satu alkil sejenis, maka tulis nonor-nonor cabang dari alkil sejenis dan beri awalan alkil dengan di, tri, tetra, penta dan seterusnya sesuai dengan jumlah alkil sejenis.

-Jika terdapat dua atau lebih jenis alkil, maka nama-mana alkil disusun menurut abjad.

3. Tambahan untuk penomoran khusus
a.  Jika terdapat beberapa pilihan rantai induk yang sama panjang, maka pilih rantai induk yang mempunyai cabang lebih terbanyak.

Rantai induk = 5 atom C Rantai induk = 5 atom C
Cabang = 2 (metil dan etil) Cabang = 1 (isopropil)
Sehingga yang dipilih adalah struktur yang pertama : 3-etil-2-metilpentana
b. Gugus alkil dengan jumlah atom C lebih banyak diberi nomor yang lebih kecil.

Dari kiri, nomor 3 terdapat cabang etil
Dari kanan, nomor 3 terdapat cabang metil.
Sehingga yang dipilih adalah penomoran dari kiri: 3-etil-4metilpentana.

Read More