reza kimia

Upload: esa-ajja

Post on 14-Jul-2015

169 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Sifat Kolegatif Larutan Sifat kolegatif larutan adalah unsur-unsur larutan yang tidak tergantung kepada jenis zat terlarut tetapi hanya tergantung pada konsentrasi partikelnya meliputi : Penurunan tekanan uap jenuh Kenaikan titik didih Kenaikan titik beku Tekanan osmotik Konsentrasi Larutan 1). Molaritas Adalah satuan konsentrasi yang menyatakan banyaknya mol zat terlarut di dalam setiap 1 Liter larutan. M = n - mol atau M = m . 1000 V - V mr V Volume (ml) Contoh soal : Hitung konsentrasi larutan yan gdi buat dari 2gr NaOH yang dilarutkan dalam air hingga volume 500 ml ( Mr. NaOH = 40 ) Jawab : Diketahui m = 2gr V = 500 ml Ditanyakan M? Jawab M = m X 1000 Mr V = 2 X 1000 40 500 = 2000 20.000 = 0,1 m 2). Molalitas (m) Adalah satuan konsentrasi yang manyatakan banyaknya mol zat pelarut tiap 1 Kg pelarut ( 1000 gr pelarut )

1

M = n Keterangan : P m = molalitas n = mol zat pelarut p = massa pelarut (Kg) w = massa zat (gn) Contoh soal : 1. berapakah kemolalan larutan yang d buat dengan mencampurkan 3 gr urea dengan 200 gr air? 2. berapakah kemolalan larutan glukosa yang mempunyai 12 % massa glukosa (mr. 180) ? Jawab : 1). Diketahui w = 3gr mr = 60 (mr. Co (NH2)2) Urea C = 12, N=14, 0 = 16, H = 1 p = 200 gr Ditanyakan m? Jawab m = w X 1000 Mr p = 3 X 1000 60 200 = 0,25 2). Diketahui mr = 180, dalam 12 % massa glukosa terdapat 12 gr dan massa air ( 100 12 ) = 88 gr Ditanyakan m? Jawab m = w X 1000 mr p = 12 X 1000 180 88 = 0,76 3). Fraksi Mol Adalah satuan konsentrasi yang menyatakan perbandingan jumlah mol

2

zat terlarut atai pelarut terhadap jumlah mol larutan. Jadi kalai na = adalah zat pelarut, nb = adalah mol terlarut, maka fraksi mol pelarut (XA) adalah : XA = na X pelarut = Mol pelarut nA + nb mol pelarut + mol zat pelarut Dan Fraksi mol zat terlarut (XB) adalah : XB = nB X terlarut = Mol terlarut nA + nB mol pelarut + mol terlarut XA + XB = 1 Contoh Soal : 1). Tentukan kadar glukosa jika di ketahui fraksi mol glukosa sebesar 0,2 Jawab : Xglukosa = 0,2 Xair = 1 0,2 = 0,8 Perbandingan glukosa : air = 0,2 : 0,8 = 2:8 Massa air = n . Mr = 8 . 18 = 144gr Massa glukosa = n . Mr = 2 . 180 144gr + 360gr = 504gr = 360gr % glukosa = 360 X 100% = 71,43% 504 a). Penurunan tekanan uap ( p ) Uap jenuh adalah uap yang berada dalam kesetimbangan Tekanan uap jenuh adalah tekanan yang di sebabkan oleh uap jenuh Uap raouh hubungan antara tekanan uap jenuh larutan dengan tekanan uap jenuh pelarut adalah : p = Xpelarut . Po Keterangan : p = tekanan uap jenuh larutan 3

po = tekanan uap jenuh pelarut Xpelarut = fraksi mol pelarut Selisih antara tekanan uap jenuh pelarut dengan tekanan uap jenuh larutan di sebut p p = Xterlarut . po Keterangan : p = Penurunan tekanan uap jenuh p = po p b). Kenaikan titik jenuh (B) Titik didih adalah suhu pada saat tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap atmosfer di sekitarnya. Example : Di permukaan laut ( p = 760 mmHG) air mendidih pada suhu 100C karena pada suhu 100C tekanan uap air 760 mmHG. Dengan adanya zat terlarut dalam suatu zat cair maka titik didih zat cair itu akan naik sebanding dengan konsentrasi zat terlarut. Selisih antara larutan dengan titik pelarutnya di sebut kenaikan titik didih (Tb = Tb Larutan Elevation). b = Larutan Tb Pelarut. Tb tidak tergantung pada jenis zat terlarut tapi tergantung pada konsentrasi partikel dalam larutan. b = kb . m Keterangan Tb = Kenaikan titik didih Kb = Tetapan kenaikan titik didih molal m = Molalitas. c). Penurunan titik beku (Tf) Titik beku adalah siatu suhu pada saat tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap padatan. Example, Pada tekanan 1 atm, air membeku pada 0C karena pada suhu itu tekanan uap air = tekanan uap es. Adanya zat-zat terlarut dalam suatu zat cair mengakibatkan titik beku zat cair itu akan turun sebanding dengan konsentrasi zat terlarut. Selisih antara titik beku larutan dengan titik beku pelarutnya di

4

sebut penurunan titik beku ( Tf = freezing point defression) Tf = Tf pelarut Tf larutan. Tf tidak tergantung pada jenis zat terlarut tapi tergantung pada konsentrasi konsentrasi partikel dalam larutan Keterangan Tf = penurunan titik beku Tf = kf . m kf = tetapan penurunan titik beku molal M = Molalitas Reaksi Redoks dan Elektrokimia 1. Oksigen dalam reaksi redoks Konsep lama : Oksidasi : kombinasi suatu unsur dengan oksigen untuk menghasilkan oksida Unsur dan senyawa bergabung dengan oksigen dalam reaksi oksidasi Unsur : 4Fe + 3O2 2Fe2O3 C + O2 CO2 Senyawa : CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O Reduksi : Hilangnya oksigen dari senyawa 2Fe2O3 + 3C 4Fe dioksida Istilah reduksi (pengurangan) berkaitan dengan fakta bahwa bila logam oksida direduksi menjadi logam, terdapat penurunan dalam hal volum logam oksida. 2. Perpindahan elektron dalam reaksi redoks Konsep baru : Oksidasi : hilangnya elektron sebagian atau seluruhnya atau terimanya oksigen. Reduksi : terimanya elektron atau hilangnya oksigen Contoh reaksi logam dengan bukan logam, elektron dipindahkan dari atom logam + 3CO2 karbon besi karbon besi(III) oksida

5

ke atom bukan logam Mg + S Mg2+ + S2-

Oksidasi : Mg Mg2+ + 2e- (hilangnya elektron) Reduksi : S + 2e- S2- (terimanya elektron) Mg : reducing agent (donor elektron) S : oxidizing agent (akseptor elektron) Perpindahan seluruhnya (lengkap) elektron dapat terlihat mudah dalam reaksi ionik di atas. Bagaimana tentang reaksi yang menghasilkan senyawa kovalen ? Tinjau reaksi hidrogen dan oksigen, 2H2 + O2 2H2O Definisis lama oksidasi menyatakan bahwa hidrogen teroksidasi menjadi air bila ia bergabung dengan oksigen. Perpindahan elektron dapat juga menjelaskan proses ini. Tinjaulah apa yang terjadi terhadap elektron ikatan dalam reaktan dan produk. Elektron ikatan dalam molekul hidrogen digunakan bersama secara sama antara hidrogen-hidrogen. Namun demikian, dalam air, elektron ikatan tidak digunakan secara sama antara hidrogen dan oksigen. Akibatnya adalah pergeseran elektron ikatan menjauhi hidrogen H O H O pergeseran elektron ikatan menjauhi H Hidrogen teroksidasi (elektron bergeser menjauhi H) sedangkan oksigen tereduksi (elektron bergeser menuju ke O) Secara ringkas proses yang menyebabkan oksidasi dan reduksi disajikan dalam tabel 1. H H O

Elektron digunakan Elektron digunakan secara sama secara sama

6

NO 1 2

OKSIDASI Hilangnya seluruh (lengkap) elektron [reaksi ionik] Pergeseran elektron menjauhi suatu atom dalam ikatan kovalen

REDUKSI Terimanya elektron secara lengkap [reaksi ionik] Pergeseran elektron menuju suatu atom dalam ikatan kovalen Hilangnya oksigen Terimanya hidrogen untuk senyawa kovalen Penurunan bilangan oksidasi

3 4 5

Terimanya oksigen Hilangnya hidrogen untuk senyawa kovalen Kenaikkan bilangan oksidasi

3. Manandai bilangan oksidasi Bilangan oksidasi adalah konsep tatabuku (bookkeeping) yang diberikan oleh ahli kimia. Bilangan oksidasi adalah suatu bilangan positif atau negatif yang ditandakan pada suatu atom sesuai dengan sehimpunan aturan. Aturan penandaan bilangan oksidasi : a. Bilangan oksidasi ion monoatomik sama dalam hal besar dan tanda dengan muatan ioniknya. Contoh : biloks ion bromida, Br1-, adalah -1; biloks ion Fe3+ adalah +3. b. Biloks hidrogen dalam suatu senyawa selalu +1 kecuali dalam logam hidrida, contoh dalam NaH, biloks H adalah -1 c. Biloks oksigen dalam suatu senyawa adalah selalu -2 kecuali dalam peroksida, contoh dalam H2O2 biloks O adalah -1 d. Biloks unsur tak tergabung dengan unsur lain adalah nol. Contoh, biloks atom K (kalium) dalam logam kalium, K; dan atom nitrogen dalam gas N2, adalah nol e. Untuk senyawa netral, jumlah biloks dari atom-atom dalam senyawa harus sama dengan nol f. Untuk ion poliatomik, jumlah biloks atom harus sama dengan muatan ionik dari ion 4. Reaksi oksidasi dan reduksi 7

Bagaimana kita menentukan apakah suatu reaksi adalah reaksi oksidasireduksi ? Kita dapat mengetahui dengan meninjau perubahan keadaan oksidasi unsur. Zn(s) + 2H+(aq) Zn2+(aq) + H2(g) 0 +1 +2 0 Perubahan keadaan oksidasi (Zn) berubah dari 0 ke +2 dan H berubah dari +1 ke 0. Disini jelas ada perpindahan elektron. Contoh berikut hanya terjadi pergeseran rapatan elektron, kita tidak dapat megatakan setiap zat menerima atau melepas elektron. 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) 0 0 +1 -2 Kita tidak dapat menyamakan keadaan oksidasi suatu atom dengan muatan nyatanya dalam senyawa kimia.Zat yang memungkinkan untuk zat lain teroksidasi disebut oxidizing agent atau oxidant. Zat yang memberikan elektron, menyebabkan zat lain tereduksi disebut reducing agent atau reductant 5. Menyetarakan persamaan redoks (cara reaksi paro) Setara : 1. memenuhi hukum konservasi massa : jumlah setiap unsur harus sama pada kedua sisi persamaan 2. Hukum konservasi muatan : jumlah penerimaan dan pelepasan elektron harus setara Prosedur : 1. bagilah persamaan menjadi dua reaksi paro yang tak lengkap, satu untuk oksidasi dan yang lain untuk reduksi 2. Setarakan setiap reaksi paro a) Pertama, setarakan unsur selain H dan O b) Berikutnya, setarakan atom O dengan menambahkan H2O c) Kemudian, setarakan atom H dengan menambahkan H+ 8

d) Akhirnya, setarakan muatan dengan menambahkan e- ke sisi yang kelebihan muatan positif 3. Kalikan setiap reaksi paro dengan bilangan bulat sedemikian sehingga jumlah elektron yang dilepas dalam satu reaksi paro sama dengan jumlah yang diterima dalam reaksi paro lain 4. Tambahkan dua reaksi paro dan sederhanakan dengan meniadakan spesies yang muncul pada ke dua sisi persamaan 5. Ceklah persamaan untuk memastikan bahwa terdapat jumlah sama atom dari setiap jenis dan muatan total sama pada ke dua sisi persamaan MnO4-(aq) + C2O42-(aq) Mn2+(aq) + CO2(g) 6. Sell volta Energi yang dibebaskan dalam reaksi redoks spontan dapat diguanakn untuk melakukan kerja listrik. Tugas ini dicapai dengan sell volta atau galvani, suatu alat dimana perpindahan elektron terjadi melalui lintasan luar. Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)

Gambar 1. a. Lempeng zink dicelupkan ke dalam lar. Tembaga(II) sulfat. b. Elektron dipindahkan dari zink ke ion Cu2+, membentuk ion Zn2+ dan Cu(s). Selagi reaksi berlangsung, zink melarut, warna biru akibat Cu2+ (aq) pudar, dan logam Cu (material hitam pada lempeng zink dan pada dasar gelas beker) terdeposit.

9

Gambar 2. Sell volta yang menggunakan jembatan garam untuk melengkapi jaringan listrik Anoda (reaksi paro oksidasi : Katoda (reaksi paro reduksi) : Zn(s) Zn2+(aq) + 2eCu2+(aq) + 2e- Cu(s)

Jembatan garam : terdiri dari tabung bentuk U yang mengandung lar. Elektrolit seperti NaNO3(aq), biasanya dicampurkan dalam gel agar-agar, fungsinya tempat migrasi ion-ion untuk mempertahan kenetralan listrik Unsur-nsur Utama A. Logam Golongan Alkali 1. Sifat sifat Terletak di gol IA pada SPU, di alam tidak dijumpai dalam keadaan bebas (sangat reaktif) Na dan K banyak terdapat di alam sebagai senyawa, sedangkan yang lain hanya sedikit. Energi ionisasi dan keelektronegatifannya kecil, Makin besar nomor atom makin kecil energi kohesinya sehingga bersifat lunak, 10

reduktor kuat, larut dalam larutan amonia, nyala bunsen berwarna spesifik. Penyimpanan dalam minyak tanah / hidrokarbon yang inert (menghindari oksidasi O2). 2. Pembuatan Alkali Dengan mereduksi oksidanya, atau dengan mengelektrolisis leburan garamnya. Natrium diperoleh dengan proses Down. Kalium diperoleh dengan mengalirkan uap natrium melalui leburan KCl. 3. Penggunaan Alkali Aliasi Na / K : pendingin reaktor atom, aliasi Li / Pb : pembungkus kabel lunak, Aliasi Li / Al : penambah daya tahan korosi aluminium, Rb dan Cs membentuk aliasi dengan Na dan K : sel fotolistrik, dan Na : mereduksi TiCl4 menjadi logam Ti. 4. Persenyawaan Alkali NaCl : bahan pengawet dan pembuatan senyawa yang lain. NaOH (soda api) : pembuatan senyawa lain, bahan baku pembuatan sabun dan deterjen, dalam industri kertas, rayon dan serat. Na2CO3 (soda) : dalam industri kaca, kertas, detergen, untuk proteksi logam dan menurunkan kesadahan air. NaHCO3 (soda kue) : dalam pembuatan roti, menghilangkan bau tengik pada mentega, menghilangkan gom pada sutera, menghilangkan lilin dan lemak pada bulu wol, dan campuran bahan pemadam kebakaran. B. Logam Golongan Alkali Tanah 1. Sifat sifat Terletak di gol IIA dalam SPU, di alam banyak dijumpai dalam bentuk senyawa. Bersifat sangat reaktif, namun < gol IA, reduktor kuat, nyala bunsen khas Elektropositif, makin besar nomor atom makin berkurang energi ionisasinya, keelektro-negatifan kecil, struktur tidak sama dalam satu golongan, energi kohesi

11

besar sehingga sifat lebih keras dan titik lelehnya lebih tinggi > gol IA. Mudah bereaksi dengan O2 membentuk oksida, dengan air membentuk basa kecuali Be dan Mg akan membuat lapisan oksida yang melindungi terhadap reaksi selanjutnya, dengan asam encer membentuk garam dan membebaskan H2, Be bersifat amfoter, makin ke bawah hidroksidanya makin mudah larut, tetapi karbonat dan sulfatnya sebaliknya, kestabilan karbonat terhadap pemanasan makin bertambah. 2. Pembuatan Alkali tanah Magnesium diperoleh dengan proses Down : (1) mengendapkan sebagai Mg(OH)2, (2) diubah jadi MgCl2 dan dikristalkan sebagai MgCl2.6H2O (3) leburan kristal dielektrolisis. 3. Penggunaan Alkali Tanah Be : industri nuklir dan tabung sinar X, Mg : campuran pembuatan badan pesawat terbang dan mobil, pereaksi Grignard dan pereduksi, Ca : memperkeras timbal, dan senyawa alkali tanah banyak dipakai untuk campuran kembang api. Senyawa yang penting CaO (kapur tohor / gamping) dan Ca(OH)2 : bahan baku industri, pengolahan air limbah dan air sadah, industri gula, dan pembuatan soda. CaCO3 : pada industri kertas, makanan dan gula, campurannya dengan MgCO3 dan Mg(OH)2 sebagai basa penetral asam lambung (antasida). CaSO4 (gips / batu tahu) : sebagai cetakan, pembalut tulang patah, pembuatan kapur tulis, bahan warna dalam industri cat. MgSO4.7H2O (garam inggris) : obat pencahar. C. Unsur unsur Logam Periode Ketiga 1. Pengertian Terdiri dari 8 unsur, yaitu : Natrium (Na), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Silikon (Si), Phospor (P), Belerang / Sulfur (S), Klorin (Cl), dan Argon (Ar). Unsur Na, Mg, Al : logam, Si : metaloid (semi logam), P, S, Cl, Ar : non logam.

12

2. Sifat sifat Sifat Logam Dari kiri ke kanan, sifat logam unsur perioda ketiga semakin berkurang, karena elek-tronegativitasnya semakin besar, sehingga semakin mudah membentuk ion negatif.Titik leleh Na ke Si meningkat, pada P dan S menurun cukup drastik, karena adanya perbedaan struktur kristal padatan-padatan tersebut. Sifat Reduktor dan Oksidator Dari kiri ke kanan harga energi ionisasi (EI) semakin besar, semakin sukar melepas elektron, sifat reduktornya semakin berkurang, sifat oksidator semakin bertambah. 3. BEBERAPA UNSUR LOGAM PERIODA KETIGA DI ALAM A. Aluminium (Al) Sifat-sifat Aluminium 1. Banyak terdapat di alam sebagai mineral, misal bauksit (Al2O3.2H2O), kriolit (Na3AlF6), feldspar (K2O.Al2O3.3SiO2), dan tanah liat (Al2Si2O7.2H2O). 2. ifatnya yang ringan banyak dimanfaatkan untuk peralatan rumah tangga, kerangka pesawat terbang dan bangunan modern. 3. Berwarna putih mengkilat, daya hantar panas dan listrik yang baik, amfoter, tahan korosi (membentuk lapisan oksida, mencegah reaksi lebih lanjut), reduktor kuat. Kegunaan Aluminium 1. 2. 3. 4. Bahan konstruksi bangunan, kendaraan bermotor, kapal laut, Bahan peralatan dapur, seperti panci, sendok makan, dan Wadah kemasan biskuit, rokok, kembang gula, dan sebagainya. Tawas (KAl(SO4)2.12 H2O) untuk menjernihkan air. pesawat terbang sebagainya.

13

B. Silikon (Si) Sifat-sifat Silikon Di alam terdapat dalam bentuk senyawa silikat, seperti SiO2 / pasir / kuarsa, tanah liat (Al2Si2O7.2H2O), juga pada asbes dan mika. Pembuatan Silikon Dibuat melalui reduksi SiO2 dengan C dalam tanur listrik, Si yang dihasilkan dimurnikan dengan menambahkan gas Cl2, Gas SiCl4 yang dihasilkan direduksi dengan gas H2 (suhu tinggi), dan menghasilkan Si murni. D. UNSUR LOGAM TRANSISI PERIODE KEEMPAT 1. PENGERTIAN Terdiri dari unsur-unsur Scandium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V), Kromium (Cr), Mangan (Mn), Besi (Fe), Kobalt (Co), Nikel (Ni), Tembaga (Cu) dan Seng (Zn). 2. SIFAT-SIFAT Sifat Umum a. Logam padat dan dapat menghantarkan arus listrik dan panas dengan baik. b. Membentuk senyawa yang pada umumnya berwarna, mempunyai beberapa biloks. c. Pada umumnya dapat membentuk senyawa kompleks, bersifat paramagnetik. d. Memiliki titik leleh > unsur golongan utama yang merupakan logam. e. Unsur transisi dan senyawanya dapat bertindak sebagai katalis.

Sifat Logam Memiliki banyak elektron tak berpasangan yang bebas bergerak pada kisi kristalnya sehingga dapat membentuk ikatan logam yang kuat. Akibatnya logamnya bersifat kekerasan dan kerapatan tinggi, titik leleh tinggi, dan penghantar listrik yang baik. Sifat Kemagnetan

14

Pada umumnya memiliki elektron yang tidak berpasangan, sehingga dapat diinduksi oleh medan magnet dan bersifat paramagnetik (dapat ditarik oleh magnet), seperti : Sc, Ti, V, Cr dan Mn. Unsur yang memiliki elektron berpasangan (Zn dan Cu) bersifat diamagnetik (tidak tertarik oleh medan magnet). Unsur Fe, Co, Ni bersifat ferromagnetik, meski logam ini dijauhi medan magnet, tetapi induksi magnet logam ini tidak hilang. Ion Berwarna Warna disebabkan oleh tingkat energi elektron yang hampir sama. Elektronelektron dapat bergerak ke tingkat yang lebih tinggi dengan mengabsorpsi sinar tampak yang terlihat oleh mata. Unsur Ion Sc Sc3+ Ti2+ Ti Ti3+ Ti4+ V2+ V3+ V VO2+ VO43Cr2+ Cr3+ Cr CrO42Cr2O72Bilangan Oksidasi Logam transisi pada umumnya memiliki > 1 biloks. Unsur Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni +1 +2 * * * * +3 * * * 15 +4 * * * +5 * +6 * +7 * Warna Tidak berwarna Ungu Ungu-hijau Tidak berwarna Ungu Hijau Biru Merah Biru Hijau Kuning jingga Unsur Mn Fe Co Ni Cu Zn Ion Mn2+ Mn3+ MnO4Fe2+ Fe3+ Co2+ Co3+ Ni2+ Ni3+ Cu+ Cu2+ Zn2+ Warna Merah muda Merah-coklat Coklat-ungu Hijau Jingga Merah muda Biru Hijau Merah Tidak berwarna Biru Tidak berwarna

Cu * Zn * Keterangan : * : biloks yang stabil

: biloks yang tidak stabil

Katalis Logam dan senyawanya digunakan sebagai katalis, pada pembuatan ammonia : katalis Fe, pembuatan H2SO4 : katalis V2O5, reaksi organik : katalis logam Ni dan Pt 3. KEGUNAAN UNSUR-UNSUR PERIODA KEEMPAT Skandium (Sc) : sebagai komponen pada lampu listrik yang berintensitas tinggi. Titanium (Ti) : di alam terdapat sebagai TiO2 dan FeTiO3, sebagai paduan logam yang sangat keras dan tahan karat. Vanadium (V) : di alam sebagai V2O5, katalis pada pembuatan H2SO4 (proses kontak), dengan Fe : baja vanadium yang keras, kuat, dan tahan karat (untuk per mobil). Krom (Cr) : logam keras dan tahan karat, dihasilkan dari bijih ferokromit, FeO.Cr2O3, penyepuh (plating) pada peralatan logam (menahan korosi dan menambah keindahan), pigmen dan penyamak kulit. Nikrom : 15% Cr + 60% Ni + 25% Fe (alat pemanas). Mangan (Mn) : di alam sebagai MnO2 / bercampur dengan oksida besi, digunakan dalam proses pembuatan baja karena dapat mengikat oksigen agar tidak terjadi gelembung-gelembung gas yang dapat menyebabkan baja keropos. Besi (Fe) : di alam dalam bijih hematite, siderit, dan magnetit, logam yang murah, mudah berkarat (dicampur dibuat V / Mn : baja), besi cair (besi tuang) banyak mengandung C yang menjadi sangat keras jika dingin. Kobalt (Co) dan Nikel (Ni) : paduan logam (alloy), misal : alnico (campuran Al, Ni, dan Co) yang memiliki sifat kemagnetan kuat. Ni : sebagai bahan campuran stainless steel, Co : sebagai bahan sintesis vitamin B-12.

16

Tembaga (Cu) : di alam dalam senyawa kalkopirit (CuFeS2), kalkosit (Cu2S), dan malasit (Cu2(OH)2CO3), ditemukan bersama Au dan Ag. Cu : kabel listrik dan peralatan rumah tangga. Cu : paduan logam, seperti kuningan (+ Zn), perunggu (+ Zn, Mn, Sn), monel (+ Ni, Fe). Seng (Zn) : di alam sebagai zinsit (ZnO), sfalerit / zink blende (ZnS), pembuatan atap (tidak mudah berkarat), batu baterai, campuran kuningan, melapisi logam besi agar tidak berkarat, pigmen lithopone (putih) pada pembuatan cat, alat elektronik (menghamburkan sinar X) : pada tabung televisi, oscilloscope, dan fluoroscope sinar X. E. EMAS Termasuk logam transisi golongan IB. Merupakan reduktor terkuat (dalam deret Volta terletak paling kanan) Sebagai mineral yang dapat di tambang di tempat-tempat tertentu. Di alan dalam keadaan unsur bebas. Logam yang lunak, mudah dibentuk menjadi perhiasan atau dicampur dengan logam lain agar lebih keras dan kuat. Tidak mudah bereaksi dengan senyawa lain sehingga disebut logam mulia.

KIMIA INTI DAN RADIOKIMIA

17

Kimia inti adalah kajian mengenai perubahan-perubahan dalam inti atom. Perubahan ini disebut reaksi inti. Peluruhan radioaktif dan transmutasi inti merupakan reaksi inti.

Radiokimia mempelajari penggunaan teknik-teknik kimia dalam mengkaji zat radioaktif dan pengaruh kimiawi dari radiasi zat radioaktif tersebut. Radioaktivitas adalah fenomena pemancaran partikel dan atau radiasi elektromagnetik oleh inti yang tidak stabil secara spontan . Semua unsur yang memiliki nomor atom lebih besar dari 83 adalah radioaktif. Peluruhan radioaktif terjadi melalui pemancaran partikel dasar secara spontan. Contoh: polonium-210 meluruh spontan menjadi timbal-206 dengan memancarkan sebuah partikel Transmutasi inti dihasilkan dari pemboman inti oleh neutron, proton, atau inti lain. Contoh: konversi nitrogen-14 atmosfer menjadi karbon-14 dan hidrogen Nukleon : partikel-partikel penyusun inti, yaitu proton dan neutron Nuklida : suatu spesies nuklir tertentu, dengan lambang:

Z = nomor atom

18

A = nomor massa = jumlah proton + neutron

N = neutron, biasanya tidak ditulis karena N = A-Z Isotop : kelompok nuklida dengan nomor atom sama Isobar : kelompok nuklida dengan nomor massa sama Isoton : kelompok nuklida dengan neutron sama Partikel Dasar yang umumnya terlibat dalam reaksi inti: Nama Lambang Nomor atom Nomor Massa (sma) massa Proton P atau H 1 1 1,00728 Neutron N 0 1 1,00867 Elektron e -1 0 0,000549 Negatron -1 0 0,000549 Positron +1 0 0,000549 Partikel alpha He atau 2 4 4,00150 Gelombang elektromagnet yang biasa terlibat dalam reaksi inti adalah (gamma) dengan massa 0 dan muatan 0. Perbandingan antara reaksi kimia dan reaksi inti No Reaksi kimia 1 Atom diubah susunannya melalui pemutusan dan 2 pembentukan ikatan Hanya elektron dalam orbital dalam pemutusan dan 3 pembentukan ikatan Reaksi diiringi dengan penyerapan atau pelepasan 4 energi yang relatif kecil Laju reaksi dipengaruhi oleh suhu, tekanan, katalis dan konsentrasi Aturan dalam penyetaraan reaksi inti;(kekekalan nomor massa)

Reaksi Inti Unsur (atau isotop dari unsur yang sama) dikonversi dari unsur yang satu ke lainnya Proton, neutron, elektron dan partikel

atom atau molekul yang terlibat dasar lain dapat saja terlibat

Reaksi diiringi dengan penyerapan atau pelepasan energi yang sangat besar Laju reaksi biasanya tidak dipengaruhi oleh suhu, tekanan dan katalis

1. Jumlah total proton ditambah neutron dalam produk dan reaktan harus sama

19

2. Jumlah total muatan inti dalam produk dan reaktan harus sama (kekekalan nomor atom)

KESTABILAN INTI Kestabilan inti tidak dapat diramalkan dengan suatu aturan. Namun, ada beberapa petunjuk empiris yang dapat digunakan untuk mengenal inti yang stabil dan yang bersifat radioaktif/tidak stabil, yaitu:1. Semua inti yang mempunyai proton 84 atau lebih tidak stabil 2. Aturan ganjil genap, yaitu inti yang mempunyai jumlah proton genap dan jumlah neutron genap lebih stabil daripada inti yang mempunyai jumlah proton dan neutron ganjil

3. Bilangan sakti (magic numbers) Nuklida yang memiliki neutron dan proton sebanyak bilangan sakti umumnya lebih stabil terhadap reaksi inti dan peluruhan radioaktif. Bilangan tersebut adalah: Untuk neutron : 2, 8, 20, 28, 50, 82 dan 126 Untuk proton : 2, 8, 20, 28, 50 dan 82. Pengaruh bilangan ini untuk stabilitas inti sama dengan banyaknya elektron untuk gas mulia yang sangat stabil.4. Kestabilan inti dapat dikaitkan dengan perbandingan neutron-proton.

PITA KESTABILAN Grafik antara banyaknya neutron versus banyaknya proton dalam berbagai isotop yang disebut pita kestabilan menunjukkan inti-inti yang stabil. Inti-inti yang tidak stabil cenderung untuk menyesuaikan perbandingan neutron terhadap proton, agar sama dengan perbandingan pada pita kestabilan. Kebanyakan unsur radioaktif terletak di luar pita ini.

20

1. Di atas pita kestabilan, Z Untuk mencapai kestabilan : inti memancarkan (emisi) neutron atau memancarkan partikel beta2. Di atas pita kestabilan dengan Z > 83, terjadi kelebihan neutron dan proton

Untuk mencapai kestabilan : Inti memancarkan partikel alfa3. Di bawah pita kestabilan, Z

Untuk mencapai kestabilan : Inti memancarkan positron atau menangkap elektron ENERGI PENGIKAT INTI Satu ukuran kuantitatif dari stabilitas inti adalah energi ikatan inti (nuclear binding energy, yaitu energi yang diperlukan untuk memecah inti menjadi komponen-komponennya, proton dan neutron. Kuantitas ini menyatakan konversi massa menjadi energi yang terjadi selama berlangsungnya reaksi inti eksotermik yang menghasilkan pembentukan inti . Konsep energi ikatan berkembang dari kajian sifat-sifat inti yang menunjukkan bahwa massa inti selalu lebih rendah dibandingkan jumlah massa nukleon. Contoh : isotop fluorine (F), intinya memiliki 9 proton, 9 elektron dan 10 neutron dengan massa atom yang terukur sebesar 18, 9984 sma. Analisis perhitungan teoritis massa atom F: Massa atom = (9 x massa proton) +(9 x massa elektron) + (10 x massa neutron) = (9 x 1,00728 sma) + ( 9 x 0,000549 sma) + (10 x 1,00867) = 19, 15708 sma 21

Harga massa atom F berdasarkan perhitungan ternyata lebih besar dibandingkan dengan massa atom terukur, dengan kelebihan massa sebesar 0,1578 sma. Selisih antara massa atom dan jumlah massa dari proton, elektron dan neutron disebut cacat massa (mass defect). Menurut teori relativitas, kehilangan massa muncul sebagai energi (kalor) yang dilepas ke lingkungan. Banyaknya energi yang dilepas dapat ditentukan berdasarkan hubungan kesetaraan massa-energi Einstein ( E = m c2). E = m c2 Dengan faktor konversi : 1 kg = 6,022 x 1026 sma 1 J = 1 kg m2/s2 Untuk atom F tersebut: E =( -0,1578 sma) (3x 108 m/s)2 = (-1,43 x 1016 sma m2/s2) x (1 kg/6,022 x 1026 sma) x (1 J/1 kg m2s2) = -2,37 x 10-11 J Ini merupakan banyaknya energi yang dilepas bila satu inti fluorin-19 dibentuk dari 9 proton dan 10 neutron. Energi yang diperlukan untuk menguraikan inti menjadi proton dan neutron yang terpisah adalahsebesar -2,37 x 10-11 J. Untuk pembentukan 1 mol inti fluorin, energi yang dilepaskan adalah: E = (-2,37 x 10-11 J) (6,022 x 1023/mol) = -1,43 x 1013 J/mol Dengan demikian, energi ikatan inti adalah 1,43 x 1013 J/mol untuk 1 mol inti fluorin-19, yang merupakan kuantitas yang sangat besar bila dibandingkan dengan entalpi reaksi kimia biasa yang hanya sekitar 200 kJ. RADIOAKTIVITAS ALAMI Disintegrasi inti radioaktif sering merupakan awal dari deret peluruhan radioaktif, yaitu rangkaian reaksi inti yang akhirnya menghasilkan pembentukan isotop stabil. Misalnya adalah deret peluruhan uranium-238 hingga menghasilkan timbal-206 yang stabil. Jenis-jenis peluruhan radioaktif meliputi; peluruhan(pemancaran)alfa, peluruhan negatron, peluruhan positron, penangkapan elektron, peluruhan gamma, pemancaran neutron, pemancaran neutron terlambat dan pembelahan spontan.

22

Pembelahan spontan hanya terjadi pada nuklida-nuklida yang sangat besar dan membelah secara spontan menjadi dua nuklida yang massanya berbeda, misal Cf254 membelah spontan menjadi Mo-108 dan Ba-142 dengan memancarkan 4 neutron. Kinetika Peluruhan Radioaktif Semua peluruhan radioaktif mengikuti kinetika orde pertama, sehingga laju peluruhan radioaktif pada setiap waktu t adalah: Laju peluruhan pada waktu t = N = konstanta laju orde pertama N = banyaknya inti radioaktif pada waktu t ln Nt/N0 = - t dengan waktu paruh : t1/2 = 0,693/ TRANSMUTASI INTI Pada tahun 1919, Rutherford berhasil menembak gas nitrogen dengan partikel alfa dan menghasilkan hidrogen dan oksigen. Reaksi ini merupakan transmutasi buatan pertama, yaitu perubahan satu unsur menjadi unsur lain. Coba tuliskan reaksinya! Pada tahun 1934, Irene Joliot-Curie, berhasil membuat atom fosfor yang bersifat radioaktif dengan menembakkan aluminium dengan sinar alfa yang berasal dari polonium. Beberapa contoh reaksi inti: 1) Penembakan atom litium-7 dengan proton menghasilkan 2 atom helium-4 2) Penembakan nitrogen-14 dengan neutron menghasilkan karbon-14 dan hidrogen 3) Penembakan aluminium-27 dengan proton menghasilkan magnesium-24 dan helium-4 Coba Anda tulis persamaan reaksinya! Keaktifan (A) Keaktifan suatu cuplikan radioaktif dinyatakan sebagai jumlah disintegrasi(peluruhan) per satuan waktu. Keaktifan tidak lain adalah laju peluruhan dan berbanding lurus dengan jumlah atom yang ada. 23

A=N Satuan keaktifan adalah Curie (Ci) yang didefinisikan sebagai keaktifan dari 3,7 x 1010 disintegrasi per detik. Satuan SI untuk keaktifan adalah becquerel dengan lambang Bq 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq Keaktifan jenis adalah jumlah disintegrasi per satuan waktu per gram bahan radioaktif. Dosis Radiasi Untuk menyatakan jumlah atau dosis radiasi yang diserap oleh zat-zat ditetapkan satuan untuk dosis. Di Amerika, satuan dosis yang umum adalah rad dengan lambang rd. Satu rad setara dengan penyerapan 10-5 J per gram jaringan. Satuan SI untuk dosis adalah gray dengan lambang Gy. Satu gray setara dengan energi sebanyak 1 joule yang diserap oleh setiap kg zat. Radiasi neutron lebih berbahaya dari radiasi beta dengan energi dan intensitas yang sama. Untuk membedakan pengaruh radiasi digunakan satuan rem (radiation equivalen of man). Satu rad sinar alfa lebih merusak daripada satu rad sinar beta. Oleh karena itu rad biasanya dikalikan dengan faktor yang mengukur kerusakan biologi relatif yang disebabkan oleh radiasi. Faktor ini disebut RBE (Relative Biologycal Effetiveness of Radiation). Hasil kali rad dan RBE menghasilkan dosis efektif yang disebut rem (Rontgen Equivalent for Man). Satu rem suatu macam radiasi akan menghasilkan pengaruh biologi yang sama. Contoh: Dosis 0 20 rem pengaruh kliniknya tidak terdeteksi , dosis 20-50 sedikit pengaruh pengurangan sementara butir darah putih, dosis 100-200 terdapat pengaruh banyak pengurangan butir darah putih dan pada dosis lebih dari 500 rem dapat menyebabkan kematian. FISI INTI Fisi inti (nuclear fission) /reaksi fisi adalah proses di mana suatu inti berat (nomor massa >200) membelah diri membentuk inti-inti yang lebih kecil dengan massa

24

menengah dan satu atau lebih neutron. Karena inti berat kurang stabil dibandingkan produknya, proses ini melepaskan banyak energi. Reaksi fisi uranium-235: Sebagai contoh adalah energi yang dihasilkan pada pembelahan 235 gram uranium-235 adalah ekivalen dengan energi yang dihasilkan pada pembakaran 500 ton batubara. Selain besarnya jumlah energi yang besar, ciri penting dari fisi uranium-235 adalah adanya kenyataan bahwa lebih banyak neutron yang dihasilkan dibandingkan dengan yang semula ditangkap dalam prosesnya. Sifat ini memungkinkan berlangsungnya reaksi rantai inti, yaitu serangkaian reaksi fisi yang dapat berlangsung sendiri tanpa bantuan. Neutron yang dihasilkan selama tahap awal dari fisi dapat mengakibatkan terjadinya fisi dalam inti uranium-235 lain, yang selanjutnya menghasilkan neutron lebih banyak dan seterusnya. Dalam waktu kurang dari satu detik, reaksi dapat menjadi tak terkendali, membebaskan banyak sekali kalor ke lingkungan. Agar reaksi rantai terjadi, harus ada cukup uranium-235 dalam sampel untuk menangkap neutron, sehingga dikenal istilah massa kritis,yaitu massa minimum material terfisikan yang diperlukan untuk membangkitkan reaksi rantai inti yang dapat berlangsung sendiri. APLIKASI FISI INTI Bom Atom Penerapan pertamakali fisi inti ialah dalam pengembangan bom atom. Faktor krusial dalam rancangan bom ini adalah penentuan massa kritis untuk bom itu. Satu bom atom yang kecil setara dengan 20.000 ton TNT. Massa kritis suatu bom atom biasanya dibentuk dengan menggunakan bahan peledak konvensional seperti TNT tersebut, untuk memaksa bagian-bagian terfisikan menjadi bersatu. Bahan yang pertama diledakkan adalah TNT, sehingga ledakan akan mendorong bagianbagian yang terfisikan untuk bersama-sama membentuk jumlah yang lebih besar dibandingkan massa kritis. Uranium-235 adalah bahan terfisikan dalam bom yang dijatuhkan di Hiroshima dan plutonium-239 digunakan dalam bom yang meledak di Nagasaki. Reaktor Nuklir

25

Suatu penerapan damai tetapi kontroversial dari fisi inti adalah pembangkitan listrik menggunakan kalor yang dihasilkan dari reaksi rantai terbatas yang dilakukan dalam suatu reaktor nuklir. Ada 3 jenis reaktor nuklir yang dikenal, yaitu: a. Reaktor air ringan. Menggunakan air ringan (H2O) sebagai moderator (zat yangdapat mengurangi energi kinetik neutron).

b. Reaktor air berat. Menggunakan D2O sebagai moderator. c. Reaktor Pembiak (Breeder Reactor). Menggunakan bahan bakar uranium, tetapitidak seperti reaktor nuklir konvensional, reaktor ini menghasilkan bahan terfisikan lebih banyak daripada yang digunakan.

FUSI INTIFusi inti (nuclear fusion) atau reaksi fusi adalah proses penggabungan inti kecil menjadi inti yang lebih besar. Reaksi ini relatif terbebas dari masalah pembuangan limbah.

Dasar bagi penelitian pemakaian fusi inti untuk produksi energi adalah perilaku yang diperlihatkan jika dua inti ringan bergabung atau berfusi membentuk inti yang lebih besar dan lebih stabil, banyak energi yang akan dilepas selama prosesnya. Fusi inti yang terus-menerus terjadi di matahari yang terutama tersusun atas hidrogen dan helium. Reaksi fusi hanya terjadi pada suhu yang sangat tinggi sehingga reaksi ini sering dinamakan reaksi termonuklir. Suhu di bagian dalam matahari mencapai 15 jutaoC!!!!!! Aplikasi Fusi Inti yang telah dikembangkan adalah bom hidrogen. PENGGUNAAN RADIOISOTOP Radioisotop adalah isotop suatu unsur yang radioaktif yang memancarkan sinar radioaktif. Isotop suatu unsur baik yang stabil maupun radioaktif memiliki sifat kimia yang sama. Radioisotop dapat digunakan sebagai perunut (untuk mengikuti unsur dalam suatu proses yang menyangkut senyawa atau sekelompok senyawa) dan sebagai sumber radiasi /sumber sinar. Berikut beberapa contoh penggunaan radioisotop dalam berbagai bidang: 1. Bidang kimia 26

Teknik perunut dapat dipakai untuk mempelajari mekanisme berbagai reaksi kimia seperti esterifikasi dan fotosintesis. Penetapan struktur senyawa kimia seperti ion tiosulfat. Analisis pengenceran isotop dan analisis pengaktifan neutron (dalam bidang perminyakan, pengendalian polusi, obat-obatan, geologi, elektronika, kriminologi, oseanografi dan arkeologi). 2. Bidang kedokteran Isotop natrium-24 digunakan untuk mengikuti peredaran darah dalam tubuh manusia , mempelajari kelainan pada kelenjar tiroid dengan isotop I-131, menentukan tempat tumor otak dengan radioisotop fosfor, Fe-59 untuk mengukur laju pembentukan sel darah merah. Kobalt-60 digunakan untuk pengobatan kanker, teknetium-99 untuk alat diagnostik gambaran jantung, hati dan paru-paru pasien. 3. Bidang pertanian Radiasi gamma dapat digunakan untuk memperoleh bibit unggul dan radiisotop fosfor untuk mempelajari pemakaian pupuk oleh tanaman. 4. Bidang Industri Untuk mendeteksi kebocoran pipa yang ditanam dalam tanah atau beton, menentukan keausan atau keroposan yang terjadi pada bagian pengelasan antar logam, 5. Penentuan umur batuan atau fosil

27