TENTANG UNSUR-UNSUR
Hanya ada kira-kira seratus unsur lebih sedikit. Dari kesemuanya, hanya 83 yang secara alami tidak radioaktif, dan dari kesemuanya hanya kira-kira 50 yang cukup umum yang berguna dalam kuliah ini menurut pengalaman kami. Unsur-unsur yang umum ini lebih dulu dan akan tetap ada untuk waktu yang lama. Anda mungkin mengingat negara-negara bagian dan ibukotanya di Amarika Serikat. Unsur-unsur tersebut akan hidup lebih lama dari kesatuan politik. Anda tentu mengingat dan mendalami abjad Inggris. Unsur-unsur akan lebih lama lagi setelah huruf-huruf alpfabet telah punah. Hal ini akan membantu anda mengetahui unsur-unsur dengan baik. Bila anda berusaha membaca apapun tanpa mengetahui huruf-hurufnya, anda berada dalam masalah. Sebut saja anda masih susah payah membedakan antara ‘b’ dan‘d’. Pengaruhnya dalam membaca akan terganggu dengan melihat perbedaannya setiap waktu anda menghadapi salah satu dari kedua huruf tersebut. Demikian pula halnya, anda sudah seharusnya mengetahui unsur-unsur dengan baik sehingga bila anda membaca atau mendengar tentang salah satu dari unsur-unsur, anda dengan mudahnya mengetahuinya. Pelajari simbol-simbolnya. Beberapa smbol terdiri atas satu huruf, dan beberapa lagi memiliki dua huruf, tetapi masing-masing simbol unsur memiliki satu dan hanya satu-satunya huruf kapital.
UNSUR-UNSUR YANG UMUM
Anda harus mengetahui nama dan simbol untuk unsur-unsur berikut. Bila anda melihat namanya, anda harus mengetahui simbolnya. Untuk unsur-unsur pada kolom sebelah kanan terdapat nama-nama lain untuk unsur-unsur tersebut, kadang-kadang berbahasa Latin, asal dari simbol unsur tersebut diturunkan atau beberapa yang lain yang membuat unsur-unsur tersebut lebih mudah dikenal.
Helium He Litium Li Hidrogen H Natrium Na
Boron B Karbon C Silikon Si Kalsium (Lime) Ca
Berilium Be Fluor F Neon Ne Belerang S
Fosfor P Nitrogen N Aluminium Al Kalium K
Klor Cl Argon Ar Magnesium Mg Besi Fe
Brom Br Oksgen O Mangan Mn Tembaga Cu
Kobal Co Nikel Ni Krom Cr Timbal Pb
Seng Zn Kripton Kr Rubidium Rb Perak Ag
Iodium I Platina Pt Kadmium Cd Timah Sn
Cesium Cs Barium Ba Fransium Fr Antimon Sb
Bismut Bi Arsen As Stronsium Sr Tungsten W
Radon Rn Xenon Xe Polonium Po Emas Au
Radium Ra Uranium U Raksa Hg
Aluminium. Suatu logam yang sangat jarang sebelum proses elektrolisis yang memproduksinya ditemukan pada 1886. Aluminium merupakan suatu logam yang umum bagi kita. Titik lelehnya adalah 660 ºC, sehingga ia dapat dilelehkan pada tungku kompor rumah tangga yang biasa kalau ia tidak mengandung suatu cairan yang mudah mendidih seperti air. Aluminium berkilap perak bila baru berubah menjadi suatu serbuk abu-abu di udara yang memberikannya salutan perlindungan terhadap oksidasi lebih lanjut. Aluminium mudah diserang oleh asam dan basa. Ia merupakan konduktor listrik yang baik, khususnya bila dipertimbangkan karena beratnya yang rendah. Karena kemudahan proses elektrolisis dalam pemurniannya, sehingga aluminium begitu murah dan dalam jumlah yang kecilnya dipertimbangkan mudah dibuang atau sekali pakai. Ia digunakan untuk pembungkus dalam kemasan makanan.
Antimon. Pada Tabel Periodik antimon berada pada garis antara logam dan non-logam. Antimon lebih rapuh dan kurang menghantarkan panas dan listrik daripada kebanyakan logam. Antimon digunakan pada paduan, contohnya pencampurannya dengan timbal mengeraskannya. Antimon juga digunakan pada senyawa-senyawa pelindung panas, pada cat dan keramik.
Argon. Argon merupakan salah satu gas lembam Golongan 8 atau 18, yakni gas mulia. Ia tidak bergabung dengan unsur-unsur lain. Argon diperoleh dari udara melalui destilasi terfraksi. Ia digunakan juga dalam tabung fluoresensi listrik berwarna merah yang populer disebut lampu nenon.
Arsen. Ia telah dikenal selama berabad-abad karena senyawa-senyawanya bersifat racun. Arsen adalah unsur semi-logam (pada perbatasan antara logam dan non-logam) yang digunakan untuk menambah kekerasan logam-logam, sifat racunnya digunakan sebagai insektisida, dan pewarna bahan dalam cat.
Astatin. Astatin merupakan unsur halogen (Golongan 7 atau 17) yang hanya terdapat sebagai radioaktif secara alami.
Barium. Sebuah unsur Golongan 2, barium kira-kira selembek timbal. Senyawa-senyawa barium sebagai penyerap radiasi sianr-X yang baik, sehingga digunakan untuk menggambarkan organ-organ dalam radiologi kedokteran. Senyawa-senyawa barium yang putih digunakan pada cat.
Berilium. Sebagai unsur yang paling ringan dari unsur-unsur Golongan 2, berilium merupakan suatu logam yang sangat keras dan liat. Bijih berilium sangat sedikit. Senyawa- senyawanya yang mudah larut berasa manis.
Bismut. Unsur ini telah lama dikenal, tetapi jaman dulu ia sering membingungkan tertukar dengan timah atau timbal. Logam murninya memiliki warna agak merah muda sampai di atasnya berkilap keperakan seperti logam. Bagi logam, bismut hanya memiliki titik leleh yang rendah dan daya hantar listrik yang rendah. Ia digunakan dalam paduan logam untuk sistem-sistem penyembur api dan untuk pencetakan logam.
Boron. Boron dikenal dalam penggunaannya sebagai boraks, suatu zat pelunak air, dan dalam asam borat, sebagai suatu antiseptik yang lembut. Ia juga digunakan dalam keramik. Boron merupakan unsur non-logam yang tidak ditermukan dalam bentuk bebas di alam.
Brom. Brom merupakan sebuah unsur halogen (unsur golongan 7 atau 17). Ia merupakan salah satu dari sedikit unsur-unsur yang berbentuk cair pada suhu ruangan. Brom memiliki titik leleh -7 C dan titik didih 59 C. Cairannya menghasilkan uap berwarna merah kecoklatan yang sangat mengiritasi kulit. Senyawa-senyawa organiknya dari brom sangat penting.
Kadmium. Kadmium merupakan logam yang lunak berwarna kebiru-biruan. Ia digunakan dalam paduan logam yang bertitik leleh rendah, paduan logam yang sangat tahan terhadap gesekan, dan dalam elektroplating. Batang kadmium digunakan dalam kontrol untuk reaksi fisi inti. Kadmium sulfida digunakan untuk pigmen kuning.
Kalsium. Kata “kapur” digunakan sejak lama untuk senyawa-senyawa kalsium. Kalsium merupakan suatu unsur Golongan 2 yang sangat melimpah di kulit bumi dalam bentuk senyawa-senyawa, dan tidak pernah ditemukan di alam sebagai unsur logam bebasnya. Ia merupakan unsur esensial bagi makhluk hidup, khususnya terdapat dalam otot, tulang, gigi, dan cangkang kerang. Kalsium ditemukan dalam batuan kapur. Ia digunakan dalam semen Portland (semen biru), mortar, plester, dan antasida. Kapur, Ca(OH)2, biasa digunakan untuk menandai lapangan bermain dan menetralkan keasaman lahan-lahan pertanian. Bentuk kalsium sebagai unsur, logam yang lunak, tidak pernah diketahui sampai permulaan abad ke-19 sampai ditemukannya elektrolisis.
Karbon. Ada tiga bentuk umum dari karbon sebagai unsurnya; karbon hitam (“jelaga”), grafit, dan intan. Akhir-akhir ini, berbagai ukuran “Bucky Ball” telah ditemukan menjadi sebagai satu bentuk alotropnya lagi. “Bucky Ball” adalah bola berbentuk kubah geodesik dari susunan atom-atom karbon dalam pola-pola tertentu yang dinamai setelah“Buckminster Fuller”, peramal susunan-susunan “Bucky Ball”. Karbon tidak dikenal memiliki ikatan ionik, tetapi hanya kovalen saja, dimana ia dapat membentuk empat ikatan kovalen tunggal per satu atom karbon. Empat susunan ikatan kovalen memberikan karbon kemampuan geometris untuk membentuk senyawa-senyawa dalam jumlah yang luar biasa banyaknya, yang dinamakan senyawa-senyawa organik, dengan rantai karbon sebagai kerangka dari suatu molekul yang besar. Satu hal mungkin dapat dikatakan bahwa ikatan kabon membuat kemungkinan keberadaan kehidupan sebagaimana kita mengetahuinya.
Cesium. Cesium merupakan suatu unsur Golongan 1 yang biasa digunakan pada beberapa sel foto listrik dan sebagai katalis pada reaksi-reaksi organik. Garam-garam cesium adalah zat-zat bernyala fosfor pada layar fosforesensi tabung televisi berwarna.
Klor. Klor bentuk unsurnya merupakan gas pekat berwarna kehijau-hijauan yang biasa digunakan pada waktu perang sebagai gas racun. Ia ditemukan di alam sebagai kloridanya, terutama natrium klorida. (Natrium klorida adalah “garam dapur”). Klorida, ion negatifnya dari klor yang terlarut dalam air, merupakan salah satu dari elektrolit-elektrolit yang umum dalam proses-proses biologis. Unsur klor dilepaskan ke dalam air untuk air minum dan kolam renang untuk mengendalikan perkembangan bakteri dan jamur patogen. Klor juga biasa digunakan sebagai pemutih dan juga dalam senyawa-senyawa organik. Klor merupakan satu unsur non-logam dari golongan halogen.
Krom. Kata “krom” berkonotasi “cerah dan berkilap”. Dalam kenyataannya, krom biasa digunakan sebagai lapisan penyepuh pada beberapa komponen kendaraan. Krom merupakan unsur logam yang dalam berbagai hal mirip dengan besi. Ia biasa digunakan dalam paduan logam, kebanyakannya dengan besi, membentuk logam-logam yang lebih kuat dan baja tahan karat. Senyawa-senyawa krom memiliki beberapa warna yang cemerlang sehingga biasa digunakan sebagai pewarna.
Tembaga. Bukti penambangan dan peleburan tembaga telah ada lebih dari lima ribu tahun pada jaman prasejarah manusia. Unsur ini memiliki warna merah keemasan yang khas. Ia merupakan salah satu penghantar panas dan listrik yang paling baik. Tembaga terbaik untuk penggunaan dalam kabel-kabel listrik diperoleh dari elektrolisis pada langkah pemurnian terakhirnya. Tembaga telah digunakan untuk pedang sebelum kuningan dan perunggu, paduan tembaga lebih keras dan mata pedangnya lebih baik. Tembaga merupakan logam yang paling mudah dilebur dari bijihnya. Beberapa jenis bijihnya yang berwarna hijau sampai biru yang diolah sampai suhu yang memadai merupakan cara pengolahan yang sederhana yang dipakai oleh pengolah logam jaman dulu untuk memperoleh logam tembaga. Penggunaannya saat ini yang paling penting dari logam tembaga digunakan sebagai penghantar listrik.
Deuterium. Deuterium bukanlah suatu unsur, tetapi hanya salah satu nama dari dua isotop hidrogen. Deuterium disebut hidrogen berat karena ia memiliki sebuah neutron dalam intinya bersama sebuah proton.
Fluor. Ujaran “flue ring” (cerobong asap) tanpa huruf “g”-nya mungkin dapat memudahkan dalam mengingat namanya bagi yang tidak terbiasa dalam melafalkan kata fluorin. Fluor merupakan unsur yang paling ringan dan nomor atom yang paling kecil dari unsur-unsur golongan halogen, Golongan 7 atau 17. Unsur fluor merupakan gas berwarna kuning kehijau-hijauan yang sangat beracun dan sangat reaktif. Fluor digunakan bersama asam klorida untuk mengetsa gelas. Natrium fluorida (katakan saja “flew ride”, terbang) dalam kuantitas yang sangat sedikit digunakan dalam air minum untuk mencegah kerusakan gigi. Banyak senyawa organik yang mengandung fluor merupakan bahan-bahan yang memiliki penggunaan umum misalnya Freon dan Teflon.
Fransium. Unsur Golongan 1 (logam alkali) yang paling besar (nomor atom yang paling tinggi), fransium, bersifat radioaktif. Ia merupakan logam alkali yang paling reaktif. Ia merupakan unsur hasil peluruhan alami dari aktinium.
Germanium. Dalam menyusun Tabel Periodik sederhananya, Mendeleev mengosongkan tempat untuk sebuah unsur yang belum diketahui sebelumnya. Dengan ekstrapolasi dari Tabel Periodiknya, Mendeleev telah meramalkan sifat-sifat Germanium tersebut. Titik lelehnya pada 32 C menyebabkan Germanium meleleh pada tangan. Germanium digunakan pada pembuatan semikonduktor.
Emas. Emas mungkin merupakan logam yang paling awal dikenal dalam peradaban manusia karena ia dapat ditemukan dalam bentuk unsur bebasnya dan mudah dikerjakan (lebih lunak) daripada tembaga yang sama-sama bisa ditemukan dalam bentuk bebasnya juga. Emas merupakan logam yang paling tidak reaktif. Emas yang telah terkubur beberapa ratus tahun dari masa peradaban suku Indian Inca purba dan telah digali, kilapnya tetap tidak berubah dari keadaan pertama kalinya. Emas merupakan penghantar panas dan listrik yang sangat baik. Ia digunakan pada sirkuit listrik yang melindungi dari kemungkinan kerusakan dari udara dan dapat diandalkan untuk beberapa tahun. Emas merupakan bahan yang paling mudah ditempa. Ia dapat ditempa sampai menjadi bentuk lembaran-lembaran yang luar biasa tipisnya. Emas murni merupakan logam yang begitu lunak bila dibuat untuk pedang, tetapi ia digunakan secara umum untuk perhiasan. Di Amerika Serikat kebanyakan perhiasan emas adalah 14 karat atau sekitar 58% emas dalam paduannya. Warna kuning metalik yang khas dari emas telah diketahui dan berharga sangat tinggi di seluruh dunia.
Helium. Nama helium mengacu kepada matahari karena ia pertama kali terdeteksi pada garis spektrum dari sinar matahari. Helium merupakan gas yang paling ringan dari unsur-unsur gas mulia, Golongan 18. Helium sulit untuk dipisahkan melalui destilasi terfraksi dari udaranya karena titik didihnya yang sangat rendah, tetapi dapat diperoleh secara langsung dari perut bumi melalui sumur-sumur helium yang ada di Texas, Amerika Serikat. Ia digunakan untuk mengisi balon-balon udara yang sangat ringan dan juga sebagai campuran udara buatan untuk pernafasan para penyelam.
Hidrogen. Gambaran mental yang paling terkenal tentang hidrogen dalam penggunaannya adalah saat terjadinya kebakaran dari zeppelin Hindenburg. Terdapat beberapa yang mengakui bahwa kebakaran yang mengakhiri Hindenburg disebabkan oleh pabrik yang membawanya daripada diakibatkan oleh kecenderungan hidrogennya sendiri yang mudah meledak, tetapi sering juga terdapat kasus hidrogen yang terbakar pada waktu itu.
Hidrogen adalah yang paling ringan dari unsur-unsur dan dari gas yang paling ringan sekalipun. Daya angkat yang diperoleh Hindenburg dari hidrogen unsurnya dalam balonnya merupakan yang terbaik di dunia dengan satu kelemahan kecilnya yakni mudah terbakar dengan oksigen menghasilkan air. Kendaraan balon udara sekarang ini menggunakan gas “lebih ringan dari udara” lainnya, helium. Hampir semua hidrogen di bumi berada dalam bentuk senyawanya, khususnya air. Hidrogen unsurnya merupakan kandungan yang utama dari bintang. Jumlah yang besar dari gas hidrogen digunakan untuk melengkapi nitrogen pada pupuk dan untuk hidrogenasi lemak dan minyak. Hidrogen merupakan suatu gas diatomik sebagai unsur bebasnya. Ia biasanya terlihat pada bagian sebelah atas dari anggota unsur-unsur Golongan 1 pada Tabel Periodik. Dengan hanya memiliki satu proton, hidrogen hanya memiliki satu elektron pada satu kulit elektron yang hanya dapat terisi paling banyak dua elektron. Hidrogen dapat kehilangan satu elektronnya menjadi sebuah ion positif, seperti pada asam, atau ia dapat menangkap satu elektron lainnya untuk menghasilkan ion hidrida (H-) dengan kulit elektron yang penuh. Meskipun adanya tanda penurunan yang menyolok pada pendanaan risetnya, tenaga fusi dari isotop deuterium dan/atau tritium nampak hampir ada dalam genggaman teknologi umat manusia saat ini (1999). Ada banyak orang yang bekerja untuk menyelidiki kemungkinan penggunaan hidrogen sebagai bahan bakar. ‘Ekonomi hidrogen’ akan memerlukan beberapa perubahan dalam cara kita mengerjakan sesuatu, tetapi bisa menjadi hanya satu-satunya cara yang kita miliki karena sumber-sumber minyak bumi kita makin menipis. Inilah beberapa referensi penggunaan hidrogen sebagai bahan bakar.
Iodium. Unsur tersebut nampak seperti padatan rapuh berwarna abu-abu gelap pada suhu ruangan, tetapi ia dengan mudah menyublim menjadi gas yang keluar berwarna ungu yang menarik. Ia hanya sedikit larut dalam air, tetapi dalam alkohol ia terlarut sangat nyata membentuk larutan berwarna ungu. Iodium dalam larutan alkohol umumnya digunakan sebagai antiseptik. Kekurangan iodium dalam tubuh manusia dapat menyebabkan meningkatnya kelenjar tiroid yang disebut gondok. Kita tidak akan melihat gondok di masyarakat kita karena sejumlah kecil iodium ditambahkan pada garam meja. Iodium merupakan sebuah halogen. Sebagaimana gas ia merupakan suatu molekul diatomik.
Besi. Besi adalah logam yang dengannya peradaban kita terbangun. Biasanya ia digunakan sebagai unsur murninya, kecuali sebagai komponen yang utama dari sejumlah besar paduannya yang disebut baja. Karbon adalah salah satu dari sejumlah unsur-unsur yang ditambahkan pada besi untuk membuat berbagai baja. Pada umumnya, makin banyak kandungan karbon dalam campuran, makin getas baja tersebut. Besi kasar (pig iron) adalah bahan yang langsung diperoleh dari tanur, dapat dicetak ke dalam berbagai bentuk. Kandungan karbon pada besi kasar dapat mencapai sekitar 3%. Logam-logam lain dapat ditambahkan pada besi untuk membuat baja tersebut dengan sifat-sifat yang lebih meningkat, seperti stailess steel (baja tahan karat). Besi bersifat magnet dan penghantar listrik yang layak dalam bentuknya yang murni.
Kripton. Kripton adalah suatu gas lembam. Sebagaimana gas-gas mulia lainnya, ia menghasilkan spektrum garis yang terang dalam tabung fluoresensi. Keluaran cahaya kripton adalah hijau-kuning cemerlang. Bila anda seorang penulis fiksi dan ingin menggambarkan suatu mineral dengan sifat-sifat yang tidak mungkin, anda dapat mengakui bahwa mineral tersebut suatu senyawa kripton, karena memang mineral yang demikian tidak ada.
Timbal. Dengan titik leleh 327 C dan secara umum bijihnya yang tersedia, timbal merupakan suatu logam yang mudah diperoleh dan dibentuk. Timbal mudah ditempa dan agak lunak. Garam timbal bersifat racun. Ada beberapa kecurigaan bahwa timbal berperanan terhadap keruntuhan Imperium Romawi karena penggunaan pipa-pipa air dan wadah-wadah untuk pengolahan anggur. Terdapat beberapa pendapat bahwa orang-orang Romawi dari kelas tinggi memiliki pipa-pipa timbal dan cangkir anggur telah diracuni mereka sendiri. Timbal digunakan pada batere-batere listrik otomotif, solder untuk peralatan elektronik, dan pewarna. Timbal umumnya digunakan dalam pembuatan pewarna-pewarna untuk cat sampai 1970-an. Banyak rumah-rumah tua harus mendapat perhatian karena anak-anak tidak boleh tinggal di tempat seperti itu sampai cat yang tua diganti untuk menghindarkan bahaya racun dari timbal.
Litium. Sebagaimana semua unsur-unsur Golongan 1, logam-logam alkali, litium bereaksi dengan air, sehingga ia tidak terdapat di alam. Logamnya selunak mentega. Ia terbakar di udara menghasilkan oksidanya. Secara industri ia digunakan dalam paduan untuk meningkatkan kekuatan regang campuran paduan tersebut. Ia mengemisikan warna merah tua yang indah. Secara medis ia juga digunakan dalam senyawa-senyawa untuk menghilangkan asam urat dan mengurangi depresi.
Magnesium. Magnesium sangat umum ditemukan di kulit bumi, tetapi hanya dalam bentuk senyawa-senyawanya. Logamnya adalah logam yang ringan, kuat, yang akan terbakar di udara dengan nyala biru terang. Ia digunakan pada tempat-tempat di mana paduan-paduan logam yang kuat dibutuhkan menjadi lebih ringan, seperti roda mobil dan badan pesawat terbang atau helikopter
Mangan. Logam magnetik dengan banyak sifat seperti besi, mangan lebih getas daripada besi. Ia digunakan umumnya dalam paduan baja untuk meningkatkan kekerasannya. Kalium permanganat adalah salah satu dari senyawa-senyawa mangan yang paling banyak dikenal. Kalium permanganat yang merupakan senyawa berwarna ungu tersebut ialah zat pengoksidasi yang baik.
Raksa. Logamnya merupakan cairan pada suhu antara -39 C sampai 356 C. Ia memiliki koefisien muai yang teratur sehingga anda mungkin akan sering melihat unsur raksa sebagai cairan yang ada pada termometer. Karena merupakan penghantar listrik yang berbentuk cair, raksa biasa digunakan sebagai saklar pada termostat. Raksa membentuk paduan-paduan dengan logam lain yang dinamakan amalgam. Selama beberapa tahun amalgam digunakan sebagai bahan pengisi untuk gigi. Nama quicksilver, nama Inggris kunonya, berarti logam yang tak meninggalkan bekas karena lengket antar logamnya sehingga tidak membasahi permukaan yang ditinggalinya tidak seperti pada umumnya air. Air raksa memiliki tekanan uap yang cukup tinggi, dan gas dari uap yang dihasilkannya merupakan racun yang dapat terakumulasi.
Neon. Gas yang meminjam namanya untuk golongan cahaya-cahaya yang berfluoresensi yang dihasilkan dari gas-gas mulia ini hanyalah menghasilkan warna merah-oranye dalam tabung gasnya. Ia diperoleh dengan destilasi terfraksi dari udara cair. Sebagai sebuah unsur yang lembam, ia tidak bergabung membentuk senyawa dengan unsur-unsur lain.
Nikel. Terdapat kandungan nikel pada koin 5 sen dolar Amerika. Nikel biasa digunakan untuk beberapa paduan, umumnya untuk membuat paduan tersebut menjadi lebih kuat dan kurang reaktif secara kimiawi. Ia merupakan unsur logam yang segolongan dengan besi dan kobal. Nikel dengan luas permukaannya yang luar biasa digunakan sebagai katalis untuk hidrogenasi minyak-minyak nabati. Nikel juga digunakan dalam batere-batere penyimpan listrik.
Nitrogen. Terdapat banyak nitrgogen di hadapan anda! Sekitar 80% udara merupakan unsur nitrogen. Gas nitrogen adalah molekul diatomik dengan ikatan (kovalen) rangkap tiga antar atomnya. Ikatannya yang kuat membuatnya agak lembam. Sulit memperoleh nitrogen atmosfer menjadi senyawanya. Karena banyak senyawa organik memerlukan nitrogen, ketersediaanya merupakan keharusan pada pertumbuhan biologis. Sehingga, senyawa-senyawa nitrogen termasuk dalam pupuk. (lihat fosfor mengenai pupuk.) Proses penggabungan nitrogen menjadi senyawa-senyawa dikenal sebagai fiksasi. Amoniak dihasilkan melalui proses Haber sebagai salah satu langkah dalam pembuatan senyawa-senyawa nitrogen. Senyawa-senyawa nitrogen bisa menjadi agak tidak stabil, sehingga dapat digunakan dalam peledak.
Ada sebuah artikel yang bagus pada majalah SCIENTIFIC AMERICAN edisi Juli 1997 pada awal halaman 76, "Global Population and the Nitrogen Cycle," (Populasi Dunia dan Siklus Nitrogen) oleh Vaclav Smil. Artikel ini merupakan suatu bagian cerita yang membangkitkan minat bagaimana kimia dan sejarah, pertanian dan ekologi semuanya saling berkaitan dengan siklus nitrogen.
Oksigen. Sebagaimana nitrogen, oksigen tersedia melimpah dalam bentuk unsur di atmosfer. Oksigen sebagai molekul diatomik dengan ikatan rangkap dua di antara atom-atomya menempati sekitar 20% dari udara. Oksigen murni pada tekanan atmosfer dapat secara lengkap memicu nyala potongan kayu, yang menjadi uji sederhana bagi keberadaan oksigen. Setiap unsur kecuali gas-gas mulia secara kimiawi dapat bergabung dengan oksigen, logam-logam dalam ikatan ionik dan non-logam dalam ikatan kovalen. Oksigen diperlukan untuk pernafasan semua hewan dan hampir semua pembakaran.
Fosfor. Bersama dengan nitrogen dan kalium, fosfor juga merupakan faktor penentu bagi pertumbuhan makhluk hidup. Notasi baku untuk pupuk adalah N P K. N adalah persentase nitrogen sebagai nitrat. P adalah persentase fosfor sebagai fosfat, dan K persentase kalium. Fosfat dalam air limbah dipompa langsung ke dalam aliran akan menghasilkan biakan alga yang menyumbat saluran-saluran air. Fosfor bentuk unsur bebasnya memiliki tiga alotrop, fosfor putih atau kuning yang paling umum. Fosfor putih dapat berubah menjadi bentuk fosfor merah melalui pemanasan sampai 250 C, hanya 30C di bawah titik didihnya, dan kemudian didinginkan. Fosfor merah tidak secara spontan terbakar di udara dan tidak beracun sebagaimana fosfor putih atau kuning.
Platina. Platina unsur bebasnya merupakan logam yang hampir tak reaktif seperti emas. Untuk alasan ini dan kilap peraknya, platina dipertimbangkan sebagai logam mulia. Kebanyakan platina diperoleh dalam jumlah yang sedikit sebagaimana hasil tambang bijih platina. Platina yang terbagi secara halus dapat berperan sebagai suatu katalis untuk beberapa jenis reaksi.
Kalium. Kata kalium sama dengan potash dalam bahasa Inggris atau potassium. Namanya mungkin berasal dari pengerjaanya dari proses pelumeran kalium (dan natrium) hidroksida dari abu kayu yang terbakar. Basa (hidroksida) akan mendidih bersama lemak dari daging yang dimasak pada pembakaran yang sama untuk membuat sabun. Logam kalium merupakan logam yang sangat lunak dan sangat cepat ternoda karat di udara terbuka. Pengkaratan dapat diperlambat dengan cara menyimpan logam tersebut dalam minyak tanah. Kalium adalah sebuah unsur Golongan 1, logam alkali. Ia bereaksi sangat dahsyat dengan air, menyala dengan warna nyala biru-putih terang. Ion kalium bukan hanya tidak beracun, ia juga diperlukan oleh makhluk hidup. (Lihat fosfor tentang pupuk.) Kalium klorida sering digunakan sebagai garam meja pengganti untuk orang yang ingin membatasi asupan natriumnya.
Radium. Radium adalah unsurnya yang terkenal dibuat pertamakali oleh Marie Curie. Dia dan seorang rekan kerjanya yang pertamakali mengisolasi unsur tersebut. Pierre dan Marie Curie adalah ilmuwan awal abad di Paris. Karena memiliki kehidupan sosial yang aktif, sepasang suami istri ini mengadakan pesta di rumahnya dan menunjukkan kepada para tamu tabung reaksi wadah dari zat baru tersebut. Tabung reaksi tersebut memancarkan cahaya sangat terang, dan pancarannya mudah dilihat meskipun dengan kelopak mata yang tertutup! Keluarga Curie tidak mengetahui bahwa sinar yang berasal dari radium tersebut berbahaya. Marie Curie menderita dari apa yang kita sebut kemudian sebagai ‘penyakit radiasi’. Radium yang bercahaya indah miliknya merupakan unsur yang pertamakalinya ditemukan bersifat radioaktif. Fakta yang tidak biasa dari radium dengan menghasilkan cahaya dan secara spontan berubah menjadi unsur lain senantiasa mengubah pendapat kita dari struktur atomnya. Radium adalah sebuah unsur Golongan 2, tetapi karena keradioaktifannya, ia tidak biasa ada di laboratorium-laboratorium kimia dasar.
Radon. Gas mulia yang paling berat, radon adalah gas radioaktif. Tidak seperti “sepupu”-nya yang lebih ringan, radon tidak digunakan untuk cahaya fluoresensi. Radiasi dari radon telah membuktikan menyebabkan kanker dalam tubuh seseorang yang tinggal di bangunan-bangunan di mana radon merembes dari patahan-patahan lantai dasar. Cermatilah jangan tertukar antara radon dengan radium yang merupakan unsur logam yang radioaktif.
Rubidium. Nama rubidium berasal dari tes nyala yang berwarna sangat merah yang dihasilkannya. Karena ia adalah logam alkali, Golongan 1, ia membentuk senyawa-senyawa yang mirip dengan senyawa natrium dan kalium. Sebuah logam yang sangat lunak, ia bereaksi sangat hebat dengan air.
Silikon. Silikon unsur bebasnya dalam bentuk alotropnya yang paling umum nampak seperti sebongkah batu bara yang sangat licin. Ia tidak mudah ditempa. Memukul bongkah silikon berarti menghancurkannya, terlempar meghasilkan pecahan-pecahan tajam seperti jarum. Ia adalah semikonduktor listrik, sifat yang membuatnya berharga dalam komponen-komponen elektronik. Silikon adalah unsur yang kedua paling banyak kelimpahannnya di kulit bumi, tetapi tidak pernah ditemukan sebagai unsur bebasnya. Secara kimiawi ia mirip dengan karbon. Ia tidak membentuk ikatan ionik. Pasir dan mineral lainnya terbuat dari silikon dioksida. Silikon sebagai senyawa organik dengan silikon sebagai pengganti posisi karbon biasanya untuk sejumlah besar peranan-peranan biologis.
Perak. Dikenal jauh sebelum masa Romawi dengan nama argentum, perak dapat ditemukan dalam bentuk unsurnya dan senyawanya. Hanya setelah emas, perak merupakan penghantar panas dan listrik terbaik dan logam yang paling mudah ditempa dan liat. Perak lebih keras daripada emas, kecuali ia bereaksi dengan beberapa asam. Noda karat berwarna hitam pada permukaaan perak adalah perak sulfida, biasanya dari penggabungan senyawa-senyawa belerang di udara. Larutan perak nitrat encer digunakan sebagai antiseptik. Perak klorida berubah pada keadaan terbuka terhadap cahaya, reaksi ini menjadi dasar untuk fotografi hitam-putih.
Natrium. Natrium adalah logam alkali (Golongan 1) yang paling melimpah di kulit bumi, tetapi ia tak pernah ditemukan dalam keadaan unsur bebasnya. Natrium klorida atau garam dapur, adalah senyawanya yang paling umum. Natrium menghasilkan sepasang pita yang kuat bersama-sama berdekatan dalam daerah cahaya tampak warna kuning karena spektrum emisinya memberikan tes nyala natrium warna kuningnya yang khas. Natrium unsur bebasnya adalah logam yang sangat lunak yang bereaksi serentak dengan air. Sebagaimana logam-logam alkali lain, menyimpannya dalam minyak tanah menurunkan kemungkinannya untuk bereaksi dengan udara. Hampir semua garam natrium larut dalam air. Soda kue adalah natrium bikarbonat. Basa soda, atau soda api adalah natrium hidroksida. Ion-ion natrium diperlukan oleh kebanyakan makhluk hidup.
Stronsium. Uji nyalanya memberikan warna merah gelap yang cemerlang. Warna ini secara mengagumkan diperlihatkan dalam pertunjukan kembang api dengan garam-garam stronsium. Stronsium sebagai unsur adalah logam unsur Golongan 2 yang keperakan dan keras, sangat mirip dengan kalsium. Stronsium 90, sebuah isotop stronsium yang radioaktif dapat dihasilkan dari ledakan nuklir. Ia telah tercatat tinggal pada vegetasi yang dimakan sehari-hari oleh sapi yang nampak pada susunya, mirip dengan kalsium seperti biasanya.
Belerang. Belerang paling mungkin ditemukan oleh peradaban manusia prasejarah di dekat sumber-sumber panas bumi seperti gunung berapi dan geyser. Belerang memiliki dua bentuk kristal, monoklin dan rombik, keduanya memiliki titik leleh sedikit di atas titik didih air pada tekanan 1 atmosfer. Di bawah tekanan, sebagaimana dalam bumi, suhu air dapat melampaui titik leleh belerang. Karena belerang tidak larut dalam air, cairan belerang segera memadat ketika ia mencapai permukaan bumi, menghasilkan padatan non-logam rapuh yang berwarna kuning pucat. Proses Frasch untuk menambang belerang sebenarnya sama dengan proses geotermal (panas bumi). Air yang sangat panas di bawah tekanan kemudian dipompa ke dalam bumi dan diperoleh kembali dengan belerang cair bersama dengannya, meniru proses alaminya untuk perolehan belerang. Ada bentuk non-kristal satunya lagi dari unsur belerang yang dapat dibuat dengan pelelehan belerang kristal, tetapi alotrop amorfnya tersebut tidak stabil, kembali menjadi salah satu dari dua bentuk kristalnya. Belerang terbakar di udara (batuannya yang terbakar) membentuk belerang dioksida. Ini merupakan langkah pertama dalam pembuatan asam sulfat, senyawa belerang yang paling banyak digunakan. Dapat dikatakan bahwa jumlah asam sulfat yang dibuat merupakan suatu ukuran yang baik untuk menentukan tingkat industrialisasi dari suatu negara. Belerang merupakan salah satu dari kandungan utama vulaknisasi karet.
Timah. Timah adalah kandungan rahasia pada perunggu yang membuatnya mungkin untuik paduan tembaga untuk memperkuat mata pedang. Timah adalah unsur logam yang memiliki kesender5ungan yang khas membentuk kristal-kristaql dalam logam padatnya. Ia tidak bereaksi dengan keadaan yang sedikit asam atau konstituen-konstituen yang biasa terkandung dalam udara, menyebabkannya digunakan sebagai pelapis logam-logam yang lebih murah. Besi atau baja yang dilapisi oleh timah atau seng, disebut penyepuhan atau galvanisasi, digunakan untuk atap, kaleng dan solder. Ia mudah membentuk titik kecil apabila digunakan untuk menutupi logam lainnya karena kristal-kristalnya yang besar nampak pada permukaaan logam. Pewter dan solder adalah paduan timah yang penting lainnya.
Titanium. Bijih-bijih tinaium sangatlah tidak umum, tetapi ia merupakan logam yang sangat ringan dan kuat. Titanium lebih kuat per massanya dibandingkan dengan besi. Pesawat terbang, sepeda, dan baling-baling ultrasentrifus adalah contoh-contoh benda yang bekerja baik dengan menggunakan titanium karena beratnya yang ringan (rapat jenis yang rendah) dan kekuatan tarik yang besar. Titanium oksida membentuk warna putih yang berkilap pada pewarna.
Tritium. Tritium adalah isotop hydrogen yang dikenal paling berat, memiliki sebuah proton dan dua neutron. Ia bukanlah suatu nama unsur. Lihat ‘deuterium’!
Tungsten. Karena memilioki titik leleh yang hampir 6000 C dan daya hantar listrik yang baik, menyebabkan tungsten merupakan filament untuk bola lampu. Ia adalah logam yang keras sekaligus getas. Kebanyakan pemakaian tungsten adalah untuk paduan dengan baja untuk memperoleh baja yang keras dalam penggunaannya seperti pada bor berkecepatan tinggi dan alat-alat pemotong.
Uranium. Sebagai unsur yang memiliki nomor atom yang paling tinggi dan terdapat secara alami, uarium memiliki isotop yang mudah terbelah. Beberapa bom atom yang pertama kali adalah proses fifi dari uranium. Beberapa fasilitas energi nuklir menggunakan uranium sebagai bahan bakar untuk memproduksi listrik. Beberapa senyawanya yang berwarna hitam atau kuning digunakan pada gelas-gelas keramik.
Xenon. Xenon adalah unsur yang paling berat dan paling jarang dari gas lembam yang ditemukan secara alami di udara, ia menghasilkan cahaya biru yang indah pada tabung fluoresesi. Ia memiliki titik didih yang paling tinggi (-107 C) di antara gas-gas lembam alami xenon ditenui secara alami. Sebagaimana gas-gas lembam lainnya, ia tidak membentuk senyawa-senyawa alami..
Seng. Selama beberapa abad seng termasuk logam-logam kuningan yang dikenal sebagai unsurnya. Logam seng digunakan untuk melapisi logam-logam lain untuk melindungi dari oksidasi dan sebagai satu elektroda dalam beberapa sel listrik. Seng sebagai unsurnya adalah suatu logam berwarna kebiruan yang memiliki sifat yang agak mengherankan karena agak rapuh pada suhu ruangan, tetapi lebih mudah ditempa pada atu di atas suhu 100 C. Logam seng digunakan untuk paduan dengan logam-logam lainnya. Seng oksida digunakan sebagai antiseptic dan sebagai pewarna putih.
Jumat, 01 Mei 2009
LARUTAN
SIFAT LARUTAN
Larutan adalah suatu campuran bahan, salah satunya biasanya suatu zat cair. Suatu zat cair adalah suatu bahan yang dapat mengalir, seperti suatu cairan atau suatu gas. Zat cair dari sebuah larutan biasanya merupakan pelarut-nya. Bahan lainnya selain pelarut adalah zat terlarut (solut)-nya. Kita katakan melarutkan zat terlarut ke dalam pelrutnya.
Beberapa larutan begitu umum bagi kita yang kita berikan kepadanya sebuah nama khusus. Suatu larutan air dan gula disbeut sirup. Suatu larutan natrium klorida (garam dapur biasa) dalam air disebut air asin. Suatu konsenstrasi khusus steril (0,15 molar) natrium klorida dalam air disebut salin. Larutan karbon dioksida dalam air disebut seltzer, dan larutan gas amoniak dalam air disebut air amoniak.
Suatu larutan dikatakan encer bila terdapat sedikit zat terlarut (solut)-nya. Proses penambahan lebih banyak pelarut ke dalam larutan atau menghilangkan beberapa bagian zat terlarutnya disebut pengenceran. Suatu larutan dikatakan pekat bila ia memiliki lebih banyak zat terlarut. Proses penambahan lebih banyak solut atau menghilangkan beberapa jumlah pelarutnya disebut pemekatan. Konsentrasi (kepekatan) dari suatu larutan adalah ukuran kira-kira berapa banyak solut yang ada dalam larutan tersebut.
Mungkin awalnya mengganggu perasaanmu untuk mempertimbangkan suatu larutan yang di dalamnya pelarutnya merupakan suatu gas atau suatu padatan. Molekul-molekul suatu gas tidak memiliki banyak interaksi di antara mereka, dan sehingga tidak berpartisipasi pada proses pelarutan secara lebih jauh. Padatan sulit untuk dipertimbangkan sebagai pelarut karena tidak ada suatu pergerakan partikel-partikel dalam suatu padatan relatif satu asam lain. Bagaimanapun juga, terdapat beberapa alasan yang baik untuk meninjau beberapa campuran kedua tipe ini sebagai larutan. Molekul-molekul dari suatu gas menumbuk satu sama lain, dan gerakan-gerakannya dapat membantu dalam proses penguapan bahan dari suatu cairan atau keadaan padat. Kipas dalam suatu pendingin lemari es di rumah yang ‘bebas beku’ mengeluarkan udara sekeliling di dalam pembekunya menyublimkan es yang keluar secara langsung ke dalam uap air, suatu proses yang berhubungan dengan masalah pelarutan. Logam-logam padat dapat mengabsorpsi gas hidrogen dalam suatu proses pencampuran yang mana jelas logam itu menyediakan srtukturnya.
Larutan sebenarnya dengan pelarut cairan memiliki sifata-sifatnya berikut ini:
SIFAT-SIFAT LARUTAN
Partikel-partikel zat terlarut merupakan molekul-molekul atau ion-ion berukuran kecil secara individu. Satu nano meter adalah perkiraan diameter maksimumnya dari suatu partikel zat terlarut.
Campuran tersebut tidak memisah secara tersendiri. Dalam suatu lingkungan gravitasi, larutan tersebut tidak akan terpisah disebabkan perbedaan kerapatan bahan dalam larutan tersebut.
Campuran tidak memisah dengan penyaring fiber biasa. Seluruh larutan akan lolos melewati penyaring tersebut.
Sekali ia tercampur secara lengkap, campurannya homogen (merata). Bila anda ambil sampel larutan tersebut dari titik manapun dalam larutan, proporsi bahan-bahan di tiap titik akan sama.
Campuran nampak jernih daripada keruh. Ia dapat memiliki warna, tetapi ia terlihat transparan daripada sebaliknya. Campuran tersebut menunjukkan tidak ada efek Tyndall, yakni cahaya tidak dihamburkan oleh larutan tersebut. Bila anda menyorotkan seberkas cahaya ke dalam larutan, jalur lewat cahaya melalui larutan tersebut tidak akan tampak oleh pengamat.
Solut secara lengkap melarut ke dalam pelarutnya sampai satu titik yang khas dari pelarut, zat terlarut, dan suhu larutannya. Pada sebuah titik jenuh pelarut tidak dapat lagi melarutkan lebih banyak solutnya. Titik jenuh jelas dan khas bagi tiap jenis bahan dan suhu larutannya.
Larutan sebuah bahan ionik dalam air akan menghasilkan suatu larutan elektrolit. Ion-ion solut akan terurai dalam air menghasilkan larutan yang dapat menghantarkan arus listrik.
Larutan menunjukkan kenaikan tekanan osmosis antara larutannya dengan larutan acuan kalau jumlah zat terlarut meningkat.
Larutan menunjukkan kenaikan dalam titik didih kalau jumlah solut bertambah.
Larutan menunjukkan penurunan dalam titik leleh kalau jumlah solut bertambah.
Suatu larutan dari solut padatan-tak-menguap (non-volatile) dalam suatu pelarut menunjukkan penurunan tekanan uapnya di atas larutan tersebut kalau jumlah solut bertambah.
KETAHUI INI
Empat sifat terakhir dari larutan-larutan ini disebut sifat koligatif. Kekhasannya adalah semuanya hanya bergantung pada jumlah partikel yang terlarut daripada tipe partikelnya atau massa bahannya dalam larutan.
TIPE CAMPURAN LAINNYA
Ambil sesendok tanah, campurkan dan aduk dengan segelas air. Segera setelah anda menghentikan pencampuran atau pengadukan, sebagian tanahnya jatuh ke dasar. Bahan apapun yang disuspensikan oleh gerakan mekanis pada zat cairnya sendiri hanya menghasilkan suspensi sementara. Sebagian menjadi larutan sebenarnya (larutan sejati) dalam air dengan semua sifat yang ada pada tabel di atas, tetapi, terdapat beberapa partikel yang memiliki diameter kira-kira 1 nm sampai 500 nm yang tersuspensikan. Suatu campuran suspensi dari partikel-partikel tipe ini disebut suatu koloid, atau suspensi koloid, atau dispersi koloid.
Bagi koloid-koloid atau suspensi-suspensi sementara, ungkapan bahan terdispersi atau kata pendispersi menggambarkan bahan tersebut dalam suspensi, analog dengan zat terlarut dari suatu larutan. Ungkapan medium pendispersi digunakan untuk bahan-bahan yang berfungsi sama dengan pelarut dalam larutan.
Sebagaimana larutan-larutan sebenarnya (larutan sejati), ada sedikit hal untuk dapat mempertimbangkan padatan sebagai sebuah medium pendispersi atau gas-gas yang sama membentuk sejumlah partikel yang cukup besar menjadi suatu koloid, tetapi kebanyakan buku mencantumkan sedikit hal yang demikian. Sol adalah cairan atau padatan dengan padatan yang terdispersinya, seperti susu atau gelatin. Busa adalah cairan atau padatan dengan gas yang terdispersinya. Emulsi adalah cairan atau padatan dengan cairan yang terdispersinya, seperti mentega atau gelas yang berwarna. Aerosol merupakan koloid dengan gas sebagai medium pendispersinya, apakah yang terdispersinya padatan atau cairan. Debu halus atau asap di udara merupakan contoh yang baik dari padatan koloid dalam gas.
Media dispersi cair dengan yang terdispersinya padatan atau cairan paling sering dipertimbangkan. Susu yang terhomogenkan keseluruhannya adalah sebuah contoh yang baik dari suatu cairan yang terdispersi ke dalam suatu cairan. Krim tidak terpisah menjadi bahan-bahan berukuran molekul, menyebar pada susu, tetapi berkumpul dalam misel kecil dari bahan berminyak dan protein dengan sejumlah bagian lebih ionik atau hidrofilik dari bagian terluar potongan dan bagian-bagian berupa minyaknya, atau berminyak, atau non-polar, atau hidrofobik yang lebih banyak dalam partikel kecil berbentuk bola tersebut. Darah membawa lemak cair dalam paket-paket kecil yang disebut lipoprotein dengan protein-protein spesifik membentuk suatu paket kecil dengan lemak itu.
Protein memiliki sebuah rentang ukuran yang dapat dipertimbangkan dalam suspensi koloid dalam air. Darah atau protein darah sendiri atau kaseinnya (suatu protein yang tak terikat) dalam darah merupakan koloid. Terdapat banyak protein dalam cairan-cairan sel makhluk hidup yang berada dalam suspensi koloid.
Pendispersi koloid dalam air berada dalam suspensi karena adanya lapisan muatan di bagian terluar partikel yang tertarik ke satu ujung molekul air. Muatan bersama dari partikel-parikel dan lapisan solvasi airnya membuat partikel-partikel tersebut tetap terdispersi. Cottrel precipitator (alat pengendap Cottrel) mengumpulkan partikel-partikel asap dari udara oleh listrik bertegangan tinggi dalam alat pengumpul. Merebus sebutir telur akan mendenaturasi (mengubah struktur) dan mengkoagulasi (mengentalkan) protein di dalamnya. Protein dapat di ‘salting out’ (digaramkan sehingga mengendap) sebagian dari darah dengan penambahan sejumlah natrium klorida untuk membentuk koagulat protein. Garam tersebut menambah ion-ion pada cairannya yang bercampur dengan dispersi partikel-partikel koloid tersebut.
Koloid dengan cairan sebagai agen pendispersinya memiliki sifat-sifatnya sebagai berikut:
SIFAT-SIFAT KOLOID
Partikel-partikel terdispersi memiliki diameter antara 500 nm sampai 1 nm.
Campuran tidak memisah pada keadaan gaya gravitasi standar.
Campuran tidak memisah dengan penyaring fiber biasa, tapi mungkin dapat disaring dengan bahan-bahan yang berpori yang lebih kecil lagi.
Campuran tidak perlu secara sempurna homogen, tetapi biasanya dekat dengan keadaan demikian.
Campuran dapat nampak keruh atau hampir transparan total, tetapi bila anda menyorotkan cahaya melaluinya, jalan yang dilewati cahaya dapat nampak dari berbagai arah pandangan. Hamburan cahaya ini disebut efek Tyndall.
Biasanya tidak terdapat suatu ketentuan, seperti titik jenuh harus tajam pada saat zat terdispersi tidak dapat lagi diterima oleh agen pendispersi.
Zat terdispersi dapat dikoagulasi, atau dipisahkan oleh penggumpalan partikel-partikel dispersi dengan panas atau menaikkan konsentrasi partikel-partikel ionik dalam larutan ke dalam campuran tersebut.
Biasanya hanya terdapat efek yang kecil dari sifat-sifat koligatifnya yang disebabkan zat terdispersinya.
KETAHUI INI
KONSENTRASI
Konsentrasi suatu larutan merupakan suatu ciri berapa banyak terdapat solut dalam pelarutnya. Ada beberapa cara untuk mengungkapkan konsentrasi suatu larutan. Sejauh yang paling banyak digunakan dan paling berguna dari satuan-satuan konsentrasi adalah molaritas. Anda mungkin sering melihat ‘6 M’ yang tertera pada sebuah botol reagen. 'M' adalah simbol untuk molar. Satu molar adalah satu mol solut per liter larutan. Botol reagen mempunyai 6 mol HCl per liter larutan asam. Satuan ‘molar' sering terdapat dalam perhitungan-perhitungan yang melibatkan konsentrasi. Untuk mengerjakan analisis satuan dengan benar, anda harus memasukkan konsentrasi-konsentrasi kedalam perhitungan sebagai ‘mol per liter’ dan mengubah jawaban ‘mol per liter’ ke dalam molar.
Molalitas adalah konsentrasi dalam mol solut per kilogram pelarut. Fraksi mol adalah jumlah mol solut per jumlah mol larutan. Persen berat-berat (sebenarnya persen massa) adalah jumlah gram zat terlarut per gram larutan yang dinyatakan dalam bentuk persen. Konsentrasi massa-volume adalah jumlah gram zat terarut per milliliter larutan. Terdapat satuan-satuan konsentrasi lain yang lebih tua, seperti Baum yang masih digunakan terutama di industri-industri kimia.
Normalitas adalah jumlah mol bahan efektif per liter. Dalam titrasi asam-basa, ion basa hidroksida dan ion asam hidrogen (hidronium) merupakan bahan yang efektif. Asam sulfat (H2SO4) mempunyai dua hidrogen yang dapat terionisasi per rumus asam, atau satu mol asam itu mempunyai dua mol hidrogen terionisasi. H2SO4 0,6 M merupakan konsentrasi yang sama dengan H2SO4 1,2 N.
Kita katakan bahwa asam sulfat adalah diprotik karena ia mempunyai dua proton (ion hidrogen) per rumus yang tersedia. Asam klorida (HCl) merupakan monoprotik, asam fosfat (H3PO4) merupakan triprotik, dan asam-asam dengan dua atau lebih hidrogen yang dapat terionisasi disebut poliprotik. Natrium hidroksida (NaOH) adalah monobasik, kalsium hidroksida (Ca(OH)2) adalah dibasik, dan aluminium hidroksida adalah tribasik.
Di mana 'X' adalah jumlah ion hidrogen atau ion hidroksida yang tersedia dalam asam atau basa, N, normalitasnya, sama dengan molaritasnya, M, dikali X.
Sistem normalitas dapat digunakan untuk reaksi-reaksi redoks, tetapi bahan efektifnya sekarang adalah elektron-elektron yang tersedia atau termpat-tempat absorpsi untuk elektron. Pertimbangkan reaksi berikut, dalam bagian redoks.
Dalam suatu larutan asam sulfat, kalium permanganat akan menitrasi dengan asam oksalat untuk menghasilkan mangan II sulfat, karbon dioksida, air, dan kalium sulfat dalam larutan itu.
+1+7 +1+3 +1+6 +2+6 +4 +1
-2 -2 -2 -2 -2 -2
KMnO4 + H2C2O2 + H2SO4___ MnSO4 + CO2 + H2O +
+1+6
-2
K2SO4
5e- + Mn+7 Mn+2 Reduksi 5( C+3 C+4 + e-) Oksidasi
Diseimbangkan
2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 ___ 2MnSO4 + 10CO2 + 10H2O + 2KCl
Karena mangannya memiliki tempat untuk 5 elektron dan kalium permanganatnya mengandung mangannya, kita dapat katakan bahwa normalitas larutan permanganatnya adalah 5 kali molaritasnya. Larutan asam oksalatnya mengandung karbon yang menjadi teroksidasi hanya dengan 1 elektron ditambahkan. Normalitasnya dari larutan asam oksalat sama dengan molaritasnya.
Di mana 'X' adalah jumlah elektron yang disumbangkan atau diterima oleh suatu bahan dalam suatu reaksi redoks, normalitasnya, N, adalah molaritasnya, M, dikali X.
Dalam titrasi asam-basa atau redoks, perhitungan dibuat lebih sederhana dengan penggunaan normalitas. Kita tidak memeluka persamaan reaksi kimianya karena hanya reaksi bersihnya yang dipertimbangkan. Di mana 'C' adalah konsentrasi dalam normalitas, dan ‘V’ adalah volume larutannya, rumusnya adalah:
C1 V1 = C2 V2
KETAHUI INI
MELARUTKAN PADATAN KE DALAM CAIRAN
Cara terbaik untuk mengukur jumlah suatu bahan padat biasanya dengan menimbangnya. Cara terbaik untuk mencari jumlah suatu cairan adalah mencari volumennya. Rumus untuk larutan adalah: C V = n, di mana C adalah konsentrasi dalam molar, dan n adalah jumlah mol zat terlarut. Lebih jauh, n = m/Fw, di mana m adalah massanya dan Fw adalah berat rumusnya dari zat terlarut tersebut. Menyelesaikan untuk massa adalah, m = C V Fw.
C V = n
atau
m = C V Fw
KETAHUI INI
Bagaimana anda dapat membuat larutan dari suatu padatan dalam suatu cairan. Pertama kali timbang padatan tersebut untuk memperoleh massanya. Konsentrasi yang anda inginkan kali volume larutan kali berat rumus zat terlarut akan menghasilkan massa zat terlarutnya yang anda perlu timbang. Tempatkan massa zat yang akan dilarutkan tersebut dalam sebuah alat pengukur volume seperti labu ukur atau gelas ukur. Gunakan sedikit air untuk melarutkan zat tersebut dalam alat ukur volume tersebut. Tambahkan air sampai volume yang diminta pada perhitungan, kemudian campurkan dengan baik.
Melakukan pelarutan suatu padatan ke dalam suatu cairan adalah sebuah proses yang terjadi pada permukaan partikel-partikel zat terlarut. Makin kecil partikel-partikelnya (luas permukaan yang lebih besar), makin cepat zat padat melarut. Gula triple-X, disebut ‘gula pemanis,’ mempunyai partikel-partikel yang lebih kecil daripada gula biasa. Permen hanyalah gula biasa yang telah dikristalisasi dalam bongkahan besar. Bila anda menempatkan masing-masing ukuran kristal bahan-bahan yang identik secara kimiawi dalam mulutmu, yang mana melarut lebih cepat? Gula triple-X terasa paling manis karena lebih terlarut dalam waktu yang sama. (Anda hanya dapat merasakan gula yang terlarut.)
Jadikan permukaan padatan tersebut menjadi lebih luas dan zat padat tersebut akan melarut lebih cepat. Pengadukan membantu melarutkan padatan tersebut. Anda dapat mencoba ini dengan menggunakan gula. Ambil 2 gelas air pada suhu yang sama dan tambahkan sesendok gula kepada masing-masing gelas berisi air tersebut. Aduk yang satu, tetapi yang lain tidak. Gelas yang mana gulanya melarut lebih mudah?
Kebanyakan bahan-bahan padat akan melarut lebih cepat dengan suhu yang dinaikkan. Karena suhu yang bertambah dapat meningkatkan pergerakan molekul-molekulnya, anda dapat memikirkan efek ini sebagaimana halnya dengan pengadukan. Anda telah melihat efek ini. Gula melarut lebih cepat dalam air teh panas daripada teh dingin. Garam dapur melarut lebih cepat dalam air panas daripada air dingin.
BAGAIMANA MELARUTKAN SUATU PADATAN KE DALAM SUATU CAIRAN
Tingkatkan luas permukaan dari padatan dengan memperkecil ukuran partikel-partikelnya.
Naikan suhu campuran itu.
Aduk.
MELARUTKAN GAS KE DALAM CAIRAN
Gas-gas lebih mudah diukur dengan mengetahui tekanan dan suhu gas tersebut. Air seltzer dan air amoniak adalah dua contoh larutan gas dalam cairan. Seltzer, atau air berkarbonasi, adalah hasil dari menekankan gas karbon dioksida ke dalam air. Seltzer digunakan sebagai cairan basa dalam minuman berkarbonasi. Gelembung-gelembung dalam bir atau kilauan minuman anggur juga karena karbon dioksida, tetapi CO2-nya merupakan produk alami dari proses fermentasi, sehingga ia tidak harus ditambahkan secara buatan. Air amoniak, juga disebut larutan amonium hidroksida, dibuat dari amoniak (NH3) yang ditekan ke dalam air. Ia digunakan sebagai basa lemah dan sebagai bahan pembersih, khususnya untuk kaca.
Karena prosesnya lebih baik dikerjakan di bawah tekanan, ia menjadi sering sulit diamati secara langsung perihal gejala pelarutan yang sebenarnya. Kekecualian yang dapat dicatat adalah penambahan es kering, karbon dioksida padat, ke dalam air sebagaimana digambarkan dalam bagian pembahasan karbon dioksida.
Sebagaimana halnya suatu padatan yang melarut dalam suatu cairan, gas juga dapat larut dan lebih mudah melarut dalam suatu cairan dengan cara agitasi (goncangan keras) atau pengadukan, meskipun pada akhirnya diperoleh gas yang terlarut lebih mudah keluar lagi dari larutan. Keluarkan suatu minuman berkarbonasi dari wadahnya, nantinya menjadi jelas bahwa ia memerlukan tekanan untuk membuat gasnya tetap dalam cairan tersebut. Desisan dan gelembung-gelembung pada minuman itu adalah melepasnya gas yang dimaksud. Kalau minuman itu didiamkan terbuka selama beberapa jam, rasanya akan menjadi apa yang kita rasakan sebagai ‘hambar’. Hampir semua karbon dioksida dilepaskan dari cairan itu. Hanya CO2 yang tersisa dalam air yang akan menghasilkan tekanan parsial yang sama dengan gas di atmosfir. Air membawa oksigen terlarut dari tekanan parsial oksigen di atmosfir.
Kalau pencampuran cairan dan gas bukan dalam kondisi yang disukai (energi terendah), peningkatan suhu menyebabkan pemisahan. Suhu yang lebih rendah lebih disukai larutan gas dalam cairan. Anda dapat menguji ini secara eksperimen. Anda tempatkan satu kaleng minuman berkarbonasi pada suhu ruangan. Dinginkan pula sekaleng minuman berkarbonasi yang sama. Buka semuanya dan catat hasilnya. Anda akan menemukan bahwa gas tetap tinggal dalam larutan lebih baik dalam cairan yang lebih dingin.
BAGAIMANA MELARUTKAN GAS KE DALAM CAIRAN
Naikkan tekanan gas pada cairan.
Turunkan suhunya.
Aduk.
CAIRAN DALAM CAIRAN
Suatu larutan dari dua cairan relatif tidak rumit. Hanya dua bagian yang paling umum, kedua cairan bercampur bersama-sama atau mereka tidak bisa tercampur. Bila cairan-cairan dicampur bersama, mereka tidak dapat dibedakan di semua bagian dapat dikatakan dapat larut. Bila mereka tak bercampur, sebagaimana minyak dan air, mereka dikatakan tak dapat larut. Dengan menggunakan etil alkohol dan air sebagai contoh cairan-cairan dapat larut, kita bisa memiliki sebuah larutan dari dua cairan dengan 1 tetes alkohol dalam seember air atau setetes air dalam seember alkohol.
Cairan-cairan yang tak dapat larut dapat menghasilkan suatu campuran dengan sifat-sifat suatu suspensi koloid dengan membagi satu cairan dengan sangat halus dan mendispersikannya melalui cairan lain. Susu sapi segar memisah menjadi susu dan suatu lapisan krim, krimnya timbul di permukaan. Susu krim adalah bahan berlemak dengan kerapatan lebih rendah, sehingga ia terapung. Susu tersebut dapat dihomogenkan, suatu proses mengocok susu dengan keras sehingga krimnya membentuk partikel-partikel berbentuk bola yang sangat kecil. Susu yang telah dihomogenisasi ini akan dengan baik tercampur dengan penanganan biasa.
Kestabilan susu terhomogenkan sebagai suatu campuran karena dibantu dengan keberadaan protein susu. Protein sering memiliki permukaan-permukaan yang menyediakan muatan listrik yang besar dan permukaan-permukaan yang bermuatan sangat kecil. Permukaan yang bermuatan lebih tinggi lebih mudah larut dalam air dan permukaan-permukaan yang bermuatan lebih rendah lebih larut dalam lemak dari krim. Dalam cara ini, proteinnya bertindak sebagai zat aktif permukaan, atau surfaktan. Suatu surfaktan adalah suatu molekul besar dengan satu permukaan dalam satu cairan dan permukaan yang lain dalam cairan yang lain. Protein-protein susu pada permukaan gumpalan lemak dalam susu terhomogenkan akan tetap menjaga gumpalan dari pengikatan kembali satu sama lain lemaknya, sehingga susu tetap terhomogenkan. Sabun dan deterjen adalah surfaktan yang membantu menarik kotoran berlemak ke dalam suspensi dalam air.
Agitasi (pengadukan) biasanya merupakan faktor terpenting dalam pembuatan campuran cairan-cairan. Agitasi susu untuk menghomogenkannya adalah suatu contoh yang baik bagi pembentukan koloid campuran cair-cair, tetapi di lain pihak banyak cairan yang lain tidak bercampur tanpa agitasi yang sungguh-sungguh. Bila anda membuat sirup sangat pekat dan menuangkannya ke dalam air, sirup akan jatuh ke bawah pada air dan tinggal di sana sampai diagitasi atau (dalam waktu yang lebih lama) berdifusi sehingga lapisan-lapisan cairan yang berbeda menjadi tercampur.
KELARUTAN
Untuk menggambarkan secara baik dari masalah kelarutan, kami akan menggunakan contoh-contohnya dari suatu padatan yang terlarut ke dalam suatu pelarut cairan. Ini tidak berarti bahwa bahan-bahan lain tidak bekerja dalam cara yang sama.
Kelarutan dari suatu larutan adalah sebuah ukuran seberapa banyak solut dapat dilarutkan ke dalam pelarutnya. Larutan akan mencapai suatu titik yang dinamakan titik jenuh bila tidak ada lagi solut yang dapat diterima oleh pelarutnya. Berapapun penambahan solut hanya akan menghasilkan solut padat yang berada bersama dengan larutan jenuhnya. Masing-masing pelarut dan pasangannya, solut, memiliki suatu kelarutan yang khas pada sebuah suhu yang diberikan. Biasanya kalau anda menaikkan suhunya, jumlah solut yang dapat larut akan makin bertambah.
Ambil cangkir takar Pyrex dan tempatkan di dalamnya secangkir gula putih biasa. Panaskan air untuk mendidihkan dan tuangkan sejumlah kecil air mendidih tersebut. Perhatikan apa yang terjadi. Volume gula dalam cangkir tersebut menyusut! Lanjutkan penambahan air mendidih sampai batas tanda ‘satu cangkir’. Perhatikan suhu larutannya. Ia mengambil panas untuk melarutkan gula. Aduk. Anda harus sampai mendapatkan hampir semua gula larut. Larutan harus dibuat sedekat mungkin dengan titik jenuhnya pada suhu itu. Larutan tersebut harus berakhir pada sekitar suhu ruangan. Sekarang tambahkan beberapa sendok makan gula. Aduk dan usahakan semua gula bisa larut. Bila anda berhasil, tambahkan beberapa sendok makan gula lagi. Tempatkan larutan yang telah dijenuhkan tersebut ke dalam microwave, dan panaskan sampai semua gula larut. Bila anda mempunyai termometer, ukur suhu campuran mendidih tersebut. (Hati-hati. Larutan sangat panas. Ambil dengan dengan alat untuk melindungi anda dari panasnya.)
Amati larutan tersebut setelah anda mengambilnya dari oven microwave dan tempatkan di meja. Catat suhu pada saat kristal gula mulai terbentuk lagi.
Bila anda melakukan percobaan dengan benar, anda dapat melihat kristal-kristalnya nampak pada satu suhu jauh di bawah apa yang anda mungkin pikirkan. Bila anda mendidihkan larutan itu dalam oven microwave, artinya anda akan melarutkan semua runutan benih kristal untuk mendapatkan larutan jenuh dengan gula padatan di atasnya. Pada satu saat larutan anda akan menjadi superjenuh, atau melewati jumlah normal solut dalam larutan tersebut. Superjenuh merupakan satu keadaan tidak stabil. Bila kristal apa saja dikondisikan menjadi larutan superjenuh, kristalisasi zat terlarut pada larutanya akan terjadi benar-benar dengan sangat cepat.
Di rumah, bila anda telah mengerjakan demonstrasi ini hanya dengan gula dan air dalam wadah yang bersih, jangan buang larutan gula tersebut. Larutan yang berasa sirup ini bisa digunakan untuk membuat kue, atau anda dapat menggunakannya dalam pembekuan kue coklat. Jangan cicipi bahan apapun yang dibuat di sekolah. Bahan-bahan laboratorium dapat mengandung runutan zat pencemar.
Kelarutan garam bergantung pada jenis ion-ion dalam garam tersebut. Terdapat rentang yang sangat lebar dari kelarutan garam dalam air. Tetap, sebagian besar garam tidak dapat larut, seperti perak klorida, memiliki kelarutan yang sangat kecil tetapi dapat terdeteksi. Beberapa garam begitu mudah larut dalam air sehingga mereka mengambil molekul-molekul air yang tersedia di udara dan dapat melarutkannya dirinya sendiri dalam cara ini.
Dengan menggunakan penyederhanaan dalam penggolongan bahan-bahan sebagai bahan yang mudah larut dan tidak mudah larut dalam air pada suhu ruangan, terdapat beberapa aturan umum yang baik untuk meramalkan apakah suatu garam akan larut atau tidak dalam air. Aturan-aturan ini sangat berguna bukan hanya untuk memperkirakan bagaimana membuat larutannya, juga untuk meramalkan reaksi-reaksi ion, separti reaksi perpindahan ganda, yang bergantung pada ketidaklarutan suatu garam kalau suatu produk mungkin terjadi dalam reaksi itu. Tergantung apa yang instruktur sarankan, ia dapat menjadi suatu gagasan yang baik bagi anda untuk mengetahui aturan-aturannya sebagai berikut:
Hampir semua senyawa ionik sederhana dari unsur-unsur Golongan 1 atau ion amonium, (NH4)+, dapat larut.
Semua nitrat (NO4)-, mayoritas sulfat, (SO4)2-, dan mayoritas klorida, Cl-, adalah mudah larut. ** kekecualian terhadap aturan ini adalah: barium sulfat, BaSO4)2-, timbal II sulfat, PbSO4, dan perak klorida, AgCl.
Mayoritas hidroksida, (OH)-, karbonat, (CO3)2- sulfida, S2-, dan fosfat, (PO4)3-, tidak mudah larut kecuali untuk senyawa pada aturan (a). Barium hidroksida, Ba(OH)2, adalah kekecualiannya untuk aturan ini.
SIFAT KOLIGATIF
Sifat koligatif larutan telah disebutkan pada bagian sifat-sifat larutan. Suatu sifat koligatif adalah sesuatu sifat yang bergantung hanya pada jumlah partikel dalam larutan daripada jenis partikel tersebut. Zat-zat molekuler yang terlarut memiliki hanya satu partikel per rumus, tetapi bahan-bahan ionik menjadi terpisah ke dalam ion-ionnya sehingga ‘hampir’ menjadi lebih banyak partikel dalam larutannya sebagaimana terdapat ion-ion yang dimilikinya per rumus senyawa ionik tersebut. Kata ‘hampir’ sudah termasuk pada maksud karena terdapat suatu kecenderungan kecil bagi ion-ion untuk bergabung kembali satu sama lain, membentuk pasangan ion yang mengurangi jumlah partikel. Efek pasangan ion tersebut tergantung pada sifat-sifat spesi yang terlarut dan konsentrasi zat terlarutnya. Makin pekat zat terlarutnya, makin besar persentase pemasangan ion mengambil tempat.
Sifat koligatif larutan adalah;
Larutan tersebut menunjukkan suatu peningkatan dalam tekanan osmosis antara ia dengan suatu larutan referensi (biasanya pelarut murninya) kalau jumlah zat terlarut bertambah.
Tekanan osmosis terjadi bila suatu membran semipermeabel memisahkan dua larutan, yang satu lebih banyak zat terlarutnya daripada yang lainnya. Membran semipermeabel adalah sesuatu yang membiarkan air melewatinya tetapi tidak berlaku untuk beberapa bahan dalam larutan atau dalam suspensi dalam air tersebut. Membran semipermeabel merupakan suatu bagian yang penting bagi makhluk hidup. Membran sel adalah semipermeabel. Membran-membran di bagian terluar telur adalah semipermeabel. Pohon menarik air ke atas dari akarnya melalui tekanan melalui cara osmosis.
Berikut adalah sebuah cara mudah untuk menunjukkan bagaimana terjadinya tekanan osmosis. Ambil dua butir telur ayam yang sama dan tempatkan keduanya dalam suatu larutan cuka encer selama beberapa hari. Asam dalam asam cuka akan bereaksi dengan senyawa-senyawa kalsium yang merupakan bahan-bahan yang memperkeras kulit bagian luarnya. Terdapat dua membran semipermeabel di bawah kulit keras dari telur tersebut. Pindahkan larutan cuka tersebut bila prosesnya berhenti selama beberapa hari sebelum semua kulitnya terkelupas. Bila semua kulit kerasnya telah habis, bandingkan kedua ukuran telur itu. Anda harus memastikan mereka harus benar-benar mirip. Tempatkan satu telur ke dalam air murni (atau air keran). Tempatkan satu telur lainnya ke dalam larutan garam. Amati kedua telur itu selama beberapa hari.
Air bergerak melewati membran semipermeabel dalam suatu pengaturan yang menghasilkan konsentrasi partikelnya sama di kedua bagian yang terpishkan itu. Telur yang hanya air terdapat dimana telur itu ditempatkan, akan menyerap air dan menjadi sangat besar. Sedangkan telur yang berada dalam larutan garam akan mengerut karena air keluar dari dalamnya. Kulit yang menyelubungi isi telur dengan kuat menjadi lebih besar merupakan pertunjukkan tekanannya yang dihasilkan oleh proses osmosis.
Jangan memakan telur-telur tersebut. Kuliti telur tersebut dan lihat apa yang ada di dalamnya. Periksa dengan cermat, khususnya kuning telur dan ukurannya. Membran-membran pada telur merupakan suatu perintang yang cukup baik terhadap bakteri, tetapi membran yang telah tergores tidak akan mampu menahan masuknya bakteri. Cium bau telur-telur itu setelah anda mengulitinya. Apakah ada bau yang menandakan pencemaran oleh bakteri? Rebuslah keduanya untuk melihat apakah protein-proteinnya bereaksi dengan cara demikian, tetapi jangan memakannya sebab adanya kemungkinan pencemaran bakteri yang terpendam.
Sel-sel darah merah (pada manusia) hanyalah sekedar kantong-kantong yang memuat protein penyerap oksigen (hemoglobin) yang mengapung dalam darah. Bila anda memompa air murni ke seseorang, tekanan osmosisnya disebabkan perbedaan dalam osmolaritas yang akan menggembungkan dan memecahkan sel-sel darah merahnya. Bila plasma darahnya memiliki terlalu banyak partikel yang terlarut, sel-sel darah merahnya akan mengerut atau terjadi krenasi. Salin (suatu larutan garam NaCl dengan konsentrasi 0,15 M) adalah suatu larutan yang diatur supaya osmolaritasnya sama sebagaimana kandungan sel dan sel darah merah.
Suatu larutan dari zat terlarut padat tak-menguap (non-volatile) dalam suatu pelarut cair menunjukkan suatu penurunan dalam tekanan uap di atas larutannya kalau jumlah zat terlarutnya bertambah.
Madu mempunyai beberapa pelembab di dalamnya yang menghambat terjadinya penjenuhan dalam gula. Ambil dua piring kecil dan tempatkan padanya sejumlah kecil takaran madu dalam piring ke-1, dan tempatkan air pada piring yang ke-2 dalam jumlah takaran volume yang sama dengan madu yang ada pada piring ke-1. Biarkan keduanya di udara terbuka selama beberapa hari. Gula dalam madu akan menurunkan tekanan uap dari larutan madu.
Larutannya menunjukkan suatu peningkatan dalam titik didih bila jumlah zat terlarut bertambah.
Titik didih suatu cairan hanyalah titik pada keadaan tekanan uapnya sama dengan tekanan lingkungannya. Bila tekanan uap turun, ia akan mengambil suhu yang lebih tinggi untuk mendidihkan cairan tersebut.
Tempatkan sejumlah kecil madu pada dasar sebuah gelas dan juga kira-kira sejumlah volume yang sama tempatkan air dalam gelas yang sama ukurannya. Tempatkan keduanya dalam oven microwave. Yang mana mendidih duluan? Cobalah eksperimen yang sama dengan jumlah yang bervariasi dari garam dalam larutan.
Larutan menunjukkan suatu penurunan dalam titik leleh bila jumlah zat terlarut bertambah.
Ia dapat menjadi bahan-bahan terlarut yang memblok molekul-molekul air dari pengikatan pada sisa kristal airnya. Atau mungkin bahwa bahan-bahan terlarut tersebut menahan molekul-molekul air lebih ketat daripada pada air dalam kristal-kristalnya.
Apapun penyebabnya, anda telah melihat perilaku penurunan titik leleh ini dalam pembuatan es krim rumahan. Selubung luar tong dari wadah es krim memuat es dan garam (natrium klorida) di dalamnya. Es meleleh (mengambil panas) pada suatu suhu yang lebih rendah dari titik leleh air yang biasa. Hanya es dalam tong tidak dapat membeku, karena ia tidak mendapatkan cukup dingin dan sebagai gantinya membekukan es krim di dalamnya yang memiliki bahan-bahan terlarut di dalam es krimnya sendiri.
PERHITUNGAN KONSENTRASI DALAM STOIKIOMETRI
Bila anda diberi konsentrasi dan volume suatu larutan, anda dapat mengetahui jumlah solut dalam larutan itu, (C V = n). Konsentrasi kali volume menyediakan sebagai ‘diketahui’ dan dapat menuju langsung pada perbandingan mol pada peta jalan stoikiometri.
Karena C V = n, dan hal pertama yang ditemukan dari stoikiometri adalah jumlah mol suatu bahan (n), bila anda perlu mencari volume dari konsentrasi yang diketahui dari suatu larutan, anda harus melekatkan (1/V) pada bagian akhir peta jalan AD.
SOAL-SOAL PERHITUNGAN KONSENTRASI
SOAL-SOAL PEHITUNGAN KONSENTRASI DAN PEMBUATAN LARUTAN
Jelaskan bagaimana membuat 5 liter suatu larutan NaCl 0,175 M.
Berapa volume gula putih (C12H23O12) 0,86 M yang memiliki 50 gram gula di dalamnya?
Berapa gram KMnO4 yang akan anda peroleh bila anda menguapkan airnya dari 85,75 mL pada 1,27 M larutannya?
Berapa volume yang anda perlukan untuk membuat larutan perak nitrat 0,05 M dari 15 gram bahan perak nitrat?
Berapa konsentrasi dari KCl bila 5 gram dari KCl ada dalam 25,3 L larutannya?
Berapa mol gas klor yang ada dalam 17 L dengan konsentrasi 1,02 M larutannya?
Berapa gram asam sulfat yang berada dalam 5 mL larutan asam sulfat 3,2 M?
Saya membuat 500 mL larutan natrium hidroksida 0,1 M. Terangkan bagaimana saya melakukannya.
Berapa volume larutan yang anda perlukan bila anda menginginkan suatu larutan salin fisiologis dari 27 gram garam dapur? (salin fisiologis adalah NaCl 0,15 M.)
Berapa konsentrasi dari perak nitrat bila 15 gram bahan tersebut di larutkan menjadi 14,28 L?
Berapa mol NaCl yang ada dalam 68 mL suatu larutan NaCl 0,15 M? ( itu merupakan larutan salin fisiologis bila disterilkan.)
Berapa gram NaCl yang harus anda tempatkan ke dalam wadah 5 liter untuk membuat suatu larutan salin fisiologis?
Berapa volume untuk larutan salin fisiologis yang akan memberikan anda 1 gram garam bila diuapkan?
Berapa konsentrasi KCl bila 10 gramnya dilarutkan dalam air secukupnya untuk membuat 12 liter larutan?
TULIS DAN SEIMBANGKAN PERSAMAAN REAKSI KIMIA UNTUK SOAL-SOAL BERIKUT INI. TUNJUKKAN SEMUA PEKERJAAN ANDA. GUNAKAN METODE CS ATAU AD MENGACU KEPADA PETA JALAN.
Natrium hidroksida dan asam klorida bergabung membentuk garam dapur dan air. 14 mL natrium hidroksida 0,1 M ditambahkan untuk menetralkan kelebihan asam. Berapa mol garam dapur yang terbentuk? Berapa gram garam dapur yang terbentuk?
50 mL tembaga II sulfat 0,25 M menguap menyisakan CuSO45H2O. (itu adalah kristal tembaga II sulfat pentahidrtat.) Berapa massa kristal biru yang cantik ini dari larutannya?
Gas klor digelembungkan kedalam 100 mL larutan kalium bromida 0,25 M. Ini menghasilkan kalium klorida dan gas brom. Brom (yang terlarut dalam air) diambil dari larutannya dan diukur pada 27 C dan 825 mmHg. Berapa volume brom?
95 mL asam sulfat 0,55 M ditempatkan bersama seng berlebih. Ini menghasilkan seng sulfat dan gas hidrogen. Berapa gram seng sulfat yang terbentuk?
27,6 mL larutan perak nitrat 0,19 M dan 15,4 mL larutan natrium klorida yang tidak diketahui (tetapi berlebih) bergabung membentuk suatu endapaan putih perak klorida dan natrium nitrat terlarut. (a) Berapa mol perak klorida terbentuk? (b) Berapa gram perak klorida? (c) Berapa mol natrium nitrat yang tebentuk? (d) Berapa konsentrasi natrium nitrat dalam larutan akhir?
Berapa gram kalium permanganat, KMnO4, ditambahkan untuk membuat 1,72 L larutan 0,29 M?
Dengan perhitungan saya, setetes etil alkohol, C2H5OH, dalam sebuah kolam renang berukuran olimpiade menghasilkan larutan alkohol 1,2 E-10 M dalam air. Setetes adalah 1/20 mL. Berapa banyak molekul etil alkohol dalam setetes air dalam kolam renang tersebut?
93 mL magnesium hidroksida 0,15 M ditambahkan ke 57 mL asam nitrat 0,4 M. (Magnesium nitrat dan air terbentuk.) Berapa konsentrasi magnesium nitrat setelah reaksi?
Apakah masalah konsentrasi ini mengganggu konsentrasi anda?
KUNCI JAWABAN SOAL-SOAL PERHITUNGAN
1. (a) Timbang 51,2 gram NaCl (b) Larutkan padatan tersebut dalam sejumlah kecil air pada alat takar volume yang sesuai. (c) Tambahkan air sampai tanda batas alat takar volume yang dipakai dan aduk lengkap untuk memperoleh larutan dengan konsentrasi yang dikehendaki.
2. 0,162 L 3. 17,2 g 4. 1,77 L
5. 2,65 mmol 6. 17,34 mol 7. 1,57 g
8. (a) Timbang 200 gram NaOH. (b) Larutkan dalam sejumlah kecil air pada alat takar volume yang sesuai. (c) Tambahkan air sampai tanda batas alat takar volume yang dipakai dan aduk lengkap untuk memperoleh larutan dengan konsentrasi yang dikehendaki.
9. 3,08 L 10. 6,18 mmolar 11. 10,2 milimol
12. 43,9 g 13. 0,114 L 14. 0,0112 M
15a.1,4 E-3 mol 15b. 0,0819 g 16. 3,12 g
17. 284 ml 18. 8,44 g 19a. 5,24 E-3 mol
19b. 0,752 g 19c. 5,24 E-3 mol 19d. 122 mmolar
20. 78,8 g 21. 3,61 E9 molekul 22. 0,152 M
Larutan adalah suatu campuran bahan, salah satunya biasanya suatu zat cair. Suatu zat cair adalah suatu bahan yang dapat mengalir, seperti suatu cairan atau suatu gas. Zat cair dari sebuah larutan biasanya merupakan pelarut-nya. Bahan lainnya selain pelarut adalah zat terlarut (solut)-nya. Kita katakan melarutkan zat terlarut ke dalam pelrutnya.
Beberapa larutan begitu umum bagi kita yang kita berikan kepadanya sebuah nama khusus. Suatu larutan air dan gula disbeut sirup. Suatu larutan natrium klorida (garam dapur biasa) dalam air disebut air asin. Suatu konsenstrasi khusus steril (0,15 molar) natrium klorida dalam air disebut salin. Larutan karbon dioksida dalam air disebut seltzer, dan larutan gas amoniak dalam air disebut air amoniak.
Suatu larutan dikatakan encer bila terdapat sedikit zat terlarut (solut)-nya. Proses penambahan lebih banyak pelarut ke dalam larutan atau menghilangkan beberapa bagian zat terlarutnya disebut pengenceran. Suatu larutan dikatakan pekat bila ia memiliki lebih banyak zat terlarut. Proses penambahan lebih banyak solut atau menghilangkan beberapa jumlah pelarutnya disebut pemekatan. Konsentrasi (kepekatan) dari suatu larutan adalah ukuran kira-kira berapa banyak solut yang ada dalam larutan tersebut.
Mungkin awalnya mengganggu perasaanmu untuk mempertimbangkan suatu larutan yang di dalamnya pelarutnya merupakan suatu gas atau suatu padatan. Molekul-molekul suatu gas tidak memiliki banyak interaksi di antara mereka, dan sehingga tidak berpartisipasi pada proses pelarutan secara lebih jauh. Padatan sulit untuk dipertimbangkan sebagai pelarut karena tidak ada suatu pergerakan partikel-partikel dalam suatu padatan relatif satu asam lain. Bagaimanapun juga, terdapat beberapa alasan yang baik untuk meninjau beberapa campuran kedua tipe ini sebagai larutan. Molekul-molekul dari suatu gas menumbuk satu sama lain, dan gerakan-gerakannya dapat membantu dalam proses penguapan bahan dari suatu cairan atau keadaan padat. Kipas dalam suatu pendingin lemari es di rumah yang ‘bebas beku’ mengeluarkan udara sekeliling di dalam pembekunya menyublimkan es yang keluar secara langsung ke dalam uap air, suatu proses yang berhubungan dengan masalah pelarutan. Logam-logam padat dapat mengabsorpsi gas hidrogen dalam suatu proses pencampuran yang mana jelas logam itu menyediakan srtukturnya.
Larutan sebenarnya dengan pelarut cairan memiliki sifata-sifatnya berikut ini:
SIFAT-SIFAT LARUTAN
Partikel-partikel zat terlarut merupakan molekul-molekul atau ion-ion berukuran kecil secara individu. Satu nano meter adalah perkiraan diameter maksimumnya dari suatu partikel zat terlarut.
Campuran tersebut tidak memisah secara tersendiri. Dalam suatu lingkungan gravitasi, larutan tersebut tidak akan terpisah disebabkan perbedaan kerapatan bahan dalam larutan tersebut.
Campuran tidak memisah dengan penyaring fiber biasa. Seluruh larutan akan lolos melewati penyaring tersebut.
Sekali ia tercampur secara lengkap, campurannya homogen (merata). Bila anda ambil sampel larutan tersebut dari titik manapun dalam larutan, proporsi bahan-bahan di tiap titik akan sama.
Campuran nampak jernih daripada keruh. Ia dapat memiliki warna, tetapi ia terlihat transparan daripada sebaliknya. Campuran tersebut menunjukkan tidak ada efek Tyndall, yakni cahaya tidak dihamburkan oleh larutan tersebut. Bila anda menyorotkan seberkas cahaya ke dalam larutan, jalur lewat cahaya melalui larutan tersebut tidak akan tampak oleh pengamat.
Solut secara lengkap melarut ke dalam pelarutnya sampai satu titik yang khas dari pelarut, zat terlarut, dan suhu larutannya. Pada sebuah titik jenuh pelarut tidak dapat lagi melarutkan lebih banyak solutnya. Titik jenuh jelas dan khas bagi tiap jenis bahan dan suhu larutannya.
Larutan sebuah bahan ionik dalam air akan menghasilkan suatu larutan elektrolit. Ion-ion solut akan terurai dalam air menghasilkan larutan yang dapat menghantarkan arus listrik.
Larutan menunjukkan kenaikan tekanan osmosis antara larutannya dengan larutan acuan kalau jumlah zat terlarut meningkat.
Larutan menunjukkan kenaikan dalam titik didih kalau jumlah solut bertambah.
Larutan menunjukkan penurunan dalam titik leleh kalau jumlah solut bertambah.
Suatu larutan dari solut padatan-tak-menguap (non-volatile) dalam suatu pelarut menunjukkan penurunan tekanan uapnya di atas larutan tersebut kalau jumlah solut bertambah.
KETAHUI INI
Empat sifat terakhir dari larutan-larutan ini disebut sifat koligatif. Kekhasannya adalah semuanya hanya bergantung pada jumlah partikel yang terlarut daripada tipe partikelnya atau massa bahannya dalam larutan.
TIPE CAMPURAN LAINNYA
Ambil sesendok tanah, campurkan dan aduk dengan segelas air. Segera setelah anda menghentikan pencampuran atau pengadukan, sebagian tanahnya jatuh ke dasar. Bahan apapun yang disuspensikan oleh gerakan mekanis pada zat cairnya sendiri hanya menghasilkan suspensi sementara. Sebagian menjadi larutan sebenarnya (larutan sejati) dalam air dengan semua sifat yang ada pada tabel di atas, tetapi, terdapat beberapa partikel yang memiliki diameter kira-kira 1 nm sampai 500 nm yang tersuspensikan. Suatu campuran suspensi dari partikel-partikel tipe ini disebut suatu koloid, atau suspensi koloid, atau dispersi koloid.
Bagi koloid-koloid atau suspensi-suspensi sementara, ungkapan bahan terdispersi atau kata pendispersi menggambarkan bahan tersebut dalam suspensi, analog dengan zat terlarut dari suatu larutan. Ungkapan medium pendispersi digunakan untuk bahan-bahan yang berfungsi sama dengan pelarut dalam larutan.
Sebagaimana larutan-larutan sebenarnya (larutan sejati), ada sedikit hal untuk dapat mempertimbangkan padatan sebagai sebuah medium pendispersi atau gas-gas yang sama membentuk sejumlah partikel yang cukup besar menjadi suatu koloid, tetapi kebanyakan buku mencantumkan sedikit hal yang demikian. Sol adalah cairan atau padatan dengan padatan yang terdispersinya, seperti susu atau gelatin. Busa adalah cairan atau padatan dengan gas yang terdispersinya. Emulsi adalah cairan atau padatan dengan cairan yang terdispersinya, seperti mentega atau gelas yang berwarna. Aerosol merupakan koloid dengan gas sebagai medium pendispersinya, apakah yang terdispersinya padatan atau cairan. Debu halus atau asap di udara merupakan contoh yang baik dari padatan koloid dalam gas.
Media dispersi cair dengan yang terdispersinya padatan atau cairan paling sering dipertimbangkan. Susu yang terhomogenkan keseluruhannya adalah sebuah contoh yang baik dari suatu cairan yang terdispersi ke dalam suatu cairan. Krim tidak terpisah menjadi bahan-bahan berukuran molekul, menyebar pada susu, tetapi berkumpul dalam misel kecil dari bahan berminyak dan protein dengan sejumlah bagian lebih ionik atau hidrofilik dari bagian terluar potongan dan bagian-bagian berupa minyaknya, atau berminyak, atau non-polar, atau hidrofobik yang lebih banyak dalam partikel kecil berbentuk bola tersebut. Darah membawa lemak cair dalam paket-paket kecil yang disebut lipoprotein dengan protein-protein spesifik membentuk suatu paket kecil dengan lemak itu.
Protein memiliki sebuah rentang ukuran yang dapat dipertimbangkan dalam suspensi koloid dalam air. Darah atau protein darah sendiri atau kaseinnya (suatu protein yang tak terikat) dalam darah merupakan koloid. Terdapat banyak protein dalam cairan-cairan sel makhluk hidup yang berada dalam suspensi koloid.
Pendispersi koloid dalam air berada dalam suspensi karena adanya lapisan muatan di bagian terluar partikel yang tertarik ke satu ujung molekul air. Muatan bersama dari partikel-parikel dan lapisan solvasi airnya membuat partikel-partikel tersebut tetap terdispersi. Cottrel precipitator (alat pengendap Cottrel) mengumpulkan partikel-partikel asap dari udara oleh listrik bertegangan tinggi dalam alat pengumpul. Merebus sebutir telur akan mendenaturasi (mengubah struktur) dan mengkoagulasi (mengentalkan) protein di dalamnya. Protein dapat di ‘salting out’ (digaramkan sehingga mengendap) sebagian dari darah dengan penambahan sejumlah natrium klorida untuk membentuk koagulat protein. Garam tersebut menambah ion-ion pada cairannya yang bercampur dengan dispersi partikel-partikel koloid tersebut.
Koloid dengan cairan sebagai agen pendispersinya memiliki sifat-sifatnya sebagai berikut:
SIFAT-SIFAT KOLOID
Partikel-partikel terdispersi memiliki diameter antara 500 nm sampai 1 nm.
Campuran tidak memisah pada keadaan gaya gravitasi standar.
Campuran tidak memisah dengan penyaring fiber biasa, tapi mungkin dapat disaring dengan bahan-bahan yang berpori yang lebih kecil lagi.
Campuran tidak perlu secara sempurna homogen, tetapi biasanya dekat dengan keadaan demikian.
Campuran dapat nampak keruh atau hampir transparan total, tetapi bila anda menyorotkan cahaya melaluinya, jalan yang dilewati cahaya dapat nampak dari berbagai arah pandangan. Hamburan cahaya ini disebut efek Tyndall.
Biasanya tidak terdapat suatu ketentuan, seperti titik jenuh harus tajam pada saat zat terdispersi tidak dapat lagi diterima oleh agen pendispersi.
Zat terdispersi dapat dikoagulasi, atau dipisahkan oleh penggumpalan partikel-partikel dispersi dengan panas atau menaikkan konsentrasi partikel-partikel ionik dalam larutan ke dalam campuran tersebut.
Biasanya hanya terdapat efek yang kecil dari sifat-sifat koligatifnya yang disebabkan zat terdispersinya.
KETAHUI INI
KONSENTRASI
Konsentrasi suatu larutan merupakan suatu ciri berapa banyak terdapat solut dalam pelarutnya. Ada beberapa cara untuk mengungkapkan konsentrasi suatu larutan. Sejauh yang paling banyak digunakan dan paling berguna dari satuan-satuan konsentrasi adalah molaritas. Anda mungkin sering melihat ‘6 M’ yang tertera pada sebuah botol reagen. 'M' adalah simbol untuk molar. Satu molar adalah satu mol solut per liter larutan. Botol reagen mempunyai 6 mol HCl per liter larutan asam. Satuan ‘molar' sering terdapat dalam perhitungan-perhitungan yang melibatkan konsentrasi. Untuk mengerjakan analisis satuan dengan benar, anda harus memasukkan konsentrasi-konsentrasi kedalam perhitungan sebagai ‘mol per liter’ dan mengubah jawaban ‘mol per liter’ ke dalam molar.
Molalitas adalah konsentrasi dalam mol solut per kilogram pelarut. Fraksi mol adalah jumlah mol solut per jumlah mol larutan. Persen berat-berat (sebenarnya persen massa) adalah jumlah gram zat terlarut per gram larutan yang dinyatakan dalam bentuk persen. Konsentrasi massa-volume adalah jumlah gram zat terarut per milliliter larutan. Terdapat satuan-satuan konsentrasi lain yang lebih tua, seperti Baum yang masih digunakan terutama di industri-industri kimia.
Normalitas adalah jumlah mol bahan efektif per liter. Dalam titrasi asam-basa, ion basa hidroksida dan ion asam hidrogen (hidronium) merupakan bahan yang efektif. Asam sulfat (H2SO4) mempunyai dua hidrogen yang dapat terionisasi per rumus asam, atau satu mol asam itu mempunyai dua mol hidrogen terionisasi. H2SO4 0,6 M merupakan konsentrasi yang sama dengan H2SO4 1,2 N.
Kita katakan bahwa asam sulfat adalah diprotik karena ia mempunyai dua proton (ion hidrogen) per rumus yang tersedia. Asam klorida (HCl) merupakan monoprotik, asam fosfat (H3PO4) merupakan triprotik, dan asam-asam dengan dua atau lebih hidrogen yang dapat terionisasi disebut poliprotik. Natrium hidroksida (NaOH) adalah monobasik, kalsium hidroksida (Ca(OH)2) adalah dibasik, dan aluminium hidroksida adalah tribasik.
Di mana 'X' adalah jumlah ion hidrogen atau ion hidroksida yang tersedia dalam asam atau basa, N, normalitasnya, sama dengan molaritasnya, M, dikali X.
Sistem normalitas dapat digunakan untuk reaksi-reaksi redoks, tetapi bahan efektifnya sekarang adalah elektron-elektron yang tersedia atau termpat-tempat absorpsi untuk elektron. Pertimbangkan reaksi berikut, dalam bagian redoks.
Dalam suatu larutan asam sulfat, kalium permanganat akan menitrasi dengan asam oksalat untuk menghasilkan mangan II sulfat, karbon dioksida, air, dan kalium sulfat dalam larutan itu.
+1+7 +1+3 +1+6 +2+6 +4 +1
-2 -2 -2 -2 -2 -2
KMnO4 + H2C2O2 + H2SO4___ MnSO4 + CO2 + H2O +
+1+6
-2
K2SO4
5e- + Mn+7 Mn+2 Reduksi 5( C+3 C+4 + e-) Oksidasi
Diseimbangkan
2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 ___ 2MnSO4 + 10CO2 + 10H2O + 2KCl
Karena mangannya memiliki tempat untuk 5 elektron dan kalium permanganatnya mengandung mangannya, kita dapat katakan bahwa normalitas larutan permanganatnya adalah 5 kali molaritasnya. Larutan asam oksalatnya mengandung karbon yang menjadi teroksidasi hanya dengan 1 elektron ditambahkan. Normalitasnya dari larutan asam oksalat sama dengan molaritasnya.
Di mana 'X' adalah jumlah elektron yang disumbangkan atau diterima oleh suatu bahan dalam suatu reaksi redoks, normalitasnya, N, adalah molaritasnya, M, dikali X.
Dalam titrasi asam-basa atau redoks, perhitungan dibuat lebih sederhana dengan penggunaan normalitas. Kita tidak memeluka persamaan reaksi kimianya karena hanya reaksi bersihnya yang dipertimbangkan. Di mana 'C' adalah konsentrasi dalam normalitas, dan ‘V’ adalah volume larutannya, rumusnya adalah:
C1 V1 = C2 V2
KETAHUI INI
MELARUTKAN PADATAN KE DALAM CAIRAN
Cara terbaik untuk mengukur jumlah suatu bahan padat biasanya dengan menimbangnya. Cara terbaik untuk mencari jumlah suatu cairan adalah mencari volumennya. Rumus untuk larutan adalah: C V = n, di mana C adalah konsentrasi dalam molar, dan n adalah jumlah mol zat terlarut. Lebih jauh, n = m/Fw, di mana m adalah massanya dan Fw adalah berat rumusnya dari zat terlarut tersebut. Menyelesaikan untuk massa adalah, m = C V Fw.
C V = n
atau
m = C V Fw
KETAHUI INI
Bagaimana anda dapat membuat larutan dari suatu padatan dalam suatu cairan. Pertama kali timbang padatan tersebut untuk memperoleh massanya. Konsentrasi yang anda inginkan kali volume larutan kali berat rumus zat terlarut akan menghasilkan massa zat terlarutnya yang anda perlu timbang. Tempatkan massa zat yang akan dilarutkan tersebut dalam sebuah alat pengukur volume seperti labu ukur atau gelas ukur. Gunakan sedikit air untuk melarutkan zat tersebut dalam alat ukur volume tersebut. Tambahkan air sampai volume yang diminta pada perhitungan, kemudian campurkan dengan baik.
Melakukan pelarutan suatu padatan ke dalam suatu cairan adalah sebuah proses yang terjadi pada permukaan partikel-partikel zat terlarut. Makin kecil partikel-partikelnya (luas permukaan yang lebih besar), makin cepat zat padat melarut. Gula triple-X, disebut ‘gula pemanis,’ mempunyai partikel-partikel yang lebih kecil daripada gula biasa. Permen hanyalah gula biasa yang telah dikristalisasi dalam bongkahan besar. Bila anda menempatkan masing-masing ukuran kristal bahan-bahan yang identik secara kimiawi dalam mulutmu, yang mana melarut lebih cepat? Gula triple-X terasa paling manis karena lebih terlarut dalam waktu yang sama. (Anda hanya dapat merasakan gula yang terlarut.)
Jadikan permukaan padatan tersebut menjadi lebih luas dan zat padat tersebut akan melarut lebih cepat. Pengadukan membantu melarutkan padatan tersebut. Anda dapat mencoba ini dengan menggunakan gula. Ambil 2 gelas air pada suhu yang sama dan tambahkan sesendok gula kepada masing-masing gelas berisi air tersebut. Aduk yang satu, tetapi yang lain tidak. Gelas yang mana gulanya melarut lebih mudah?
Kebanyakan bahan-bahan padat akan melarut lebih cepat dengan suhu yang dinaikkan. Karena suhu yang bertambah dapat meningkatkan pergerakan molekul-molekulnya, anda dapat memikirkan efek ini sebagaimana halnya dengan pengadukan. Anda telah melihat efek ini. Gula melarut lebih cepat dalam air teh panas daripada teh dingin. Garam dapur melarut lebih cepat dalam air panas daripada air dingin.
BAGAIMANA MELARUTKAN SUATU PADATAN KE DALAM SUATU CAIRAN
Tingkatkan luas permukaan dari padatan dengan memperkecil ukuran partikel-partikelnya.
Naikan suhu campuran itu.
Aduk.
MELARUTKAN GAS KE DALAM CAIRAN
Gas-gas lebih mudah diukur dengan mengetahui tekanan dan suhu gas tersebut. Air seltzer dan air amoniak adalah dua contoh larutan gas dalam cairan. Seltzer, atau air berkarbonasi, adalah hasil dari menekankan gas karbon dioksida ke dalam air. Seltzer digunakan sebagai cairan basa dalam minuman berkarbonasi. Gelembung-gelembung dalam bir atau kilauan minuman anggur juga karena karbon dioksida, tetapi CO2-nya merupakan produk alami dari proses fermentasi, sehingga ia tidak harus ditambahkan secara buatan. Air amoniak, juga disebut larutan amonium hidroksida, dibuat dari amoniak (NH3) yang ditekan ke dalam air. Ia digunakan sebagai basa lemah dan sebagai bahan pembersih, khususnya untuk kaca.
Karena prosesnya lebih baik dikerjakan di bawah tekanan, ia menjadi sering sulit diamati secara langsung perihal gejala pelarutan yang sebenarnya. Kekecualian yang dapat dicatat adalah penambahan es kering, karbon dioksida padat, ke dalam air sebagaimana digambarkan dalam bagian pembahasan karbon dioksida.
Sebagaimana halnya suatu padatan yang melarut dalam suatu cairan, gas juga dapat larut dan lebih mudah melarut dalam suatu cairan dengan cara agitasi (goncangan keras) atau pengadukan, meskipun pada akhirnya diperoleh gas yang terlarut lebih mudah keluar lagi dari larutan. Keluarkan suatu minuman berkarbonasi dari wadahnya, nantinya menjadi jelas bahwa ia memerlukan tekanan untuk membuat gasnya tetap dalam cairan tersebut. Desisan dan gelembung-gelembung pada minuman itu adalah melepasnya gas yang dimaksud. Kalau minuman itu didiamkan terbuka selama beberapa jam, rasanya akan menjadi apa yang kita rasakan sebagai ‘hambar’. Hampir semua karbon dioksida dilepaskan dari cairan itu. Hanya CO2 yang tersisa dalam air yang akan menghasilkan tekanan parsial yang sama dengan gas di atmosfir. Air membawa oksigen terlarut dari tekanan parsial oksigen di atmosfir.
Kalau pencampuran cairan dan gas bukan dalam kondisi yang disukai (energi terendah), peningkatan suhu menyebabkan pemisahan. Suhu yang lebih rendah lebih disukai larutan gas dalam cairan. Anda dapat menguji ini secara eksperimen. Anda tempatkan satu kaleng minuman berkarbonasi pada suhu ruangan. Dinginkan pula sekaleng minuman berkarbonasi yang sama. Buka semuanya dan catat hasilnya. Anda akan menemukan bahwa gas tetap tinggal dalam larutan lebih baik dalam cairan yang lebih dingin.
BAGAIMANA MELARUTKAN GAS KE DALAM CAIRAN
Naikkan tekanan gas pada cairan.
Turunkan suhunya.
Aduk.
CAIRAN DALAM CAIRAN
Suatu larutan dari dua cairan relatif tidak rumit. Hanya dua bagian yang paling umum, kedua cairan bercampur bersama-sama atau mereka tidak bisa tercampur. Bila cairan-cairan dicampur bersama, mereka tidak dapat dibedakan di semua bagian dapat dikatakan dapat larut. Bila mereka tak bercampur, sebagaimana minyak dan air, mereka dikatakan tak dapat larut. Dengan menggunakan etil alkohol dan air sebagai contoh cairan-cairan dapat larut, kita bisa memiliki sebuah larutan dari dua cairan dengan 1 tetes alkohol dalam seember air atau setetes air dalam seember alkohol.
Cairan-cairan yang tak dapat larut dapat menghasilkan suatu campuran dengan sifat-sifat suatu suspensi koloid dengan membagi satu cairan dengan sangat halus dan mendispersikannya melalui cairan lain. Susu sapi segar memisah menjadi susu dan suatu lapisan krim, krimnya timbul di permukaan. Susu krim adalah bahan berlemak dengan kerapatan lebih rendah, sehingga ia terapung. Susu tersebut dapat dihomogenkan, suatu proses mengocok susu dengan keras sehingga krimnya membentuk partikel-partikel berbentuk bola yang sangat kecil. Susu yang telah dihomogenisasi ini akan dengan baik tercampur dengan penanganan biasa.
Kestabilan susu terhomogenkan sebagai suatu campuran karena dibantu dengan keberadaan protein susu. Protein sering memiliki permukaan-permukaan yang menyediakan muatan listrik yang besar dan permukaan-permukaan yang bermuatan sangat kecil. Permukaan yang bermuatan lebih tinggi lebih mudah larut dalam air dan permukaan-permukaan yang bermuatan lebih rendah lebih larut dalam lemak dari krim. Dalam cara ini, proteinnya bertindak sebagai zat aktif permukaan, atau surfaktan. Suatu surfaktan adalah suatu molekul besar dengan satu permukaan dalam satu cairan dan permukaan yang lain dalam cairan yang lain. Protein-protein susu pada permukaan gumpalan lemak dalam susu terhomogenkan akan tetap menjaga gumpalan dari pengikatan kembali satu sama lain lemaknya, sehingga susu tetap terhomogenkan. Sabun dan deterjen adalah surfaktan yang membantu menarik kotoran berlemak ke dalam suspensi dalam air.
Agitasi (pengadukan) biasanya merupakan faktor terpenting dalam pembuatan campuran cairan-cairan. Agitasi susu untuk menghomogenkannya adalah suatu contoh yang baik bagi pembentukan koloid campuran cair-cair, tetapi di lain pihak banyak cairan yang lain tidak bercampur tanpa agitasi yang sungguh-sungguh. Bila anda membuat sirup sangat pekat dan menuangkannya ke dalam air, sirup akan jatuh ke bawah pada air dan tinggal di sana sampai diagitasi atau (dalam waktu yang lebih lama) berdifusi sehingga lapisan-lapisan cairan yang berbeda menjadi tercampur.
KELARUTAN
Untuk menggambarkan secara baik dari masalah kelarutan, kami akan menggunakan contoh-contohnya dari suatu padatan yang terlarut ke dalam suatu pelarut cairan. Ini tidak berarti bahwa bahan-bahan lain tidak bekerja dalam cara yang sama.
Kelarutan dari suatu larutan adalah sebuah ukuran seberapa banyak solut dapat dilarutkan ke dalam pelarutnya. Larutan akan mencapai suatu titik yang dinamakan titik jenuh bila tidak ada lagi solut yang dapat diterima oleh pelarutnya. Berapapun penambahan solut hanya akan menghasilkan solut padat yang berada bersama dengan larutan jenuhnya. Masing-masing pelarut dan pasangannya, solut, memiliki suatu kelarutan yang khas pada sebuah suhu yang diberikan. Biasanya kalau anda menaikkan suhunya, jumlah solut yang dapat larut akan makin bertambah.
Ambil cangkir takar Pyrex dan tempatkan di dalamnya secangkir gula putih biasa. Panaskan air untuk mendidihkan dan tuangkan sejumlah kecil air mendidih tersebut. Perhatikan apa yang terjadi. Volume gula dalam cangkir tersebut menyusut! Lanjutkan penambahan air mendidih sampai batas tanda ‘satu cangkir’. Perhatikan suhu larutannya. Ia mengambil panas untuk melarutkan gula. Aduk. Anda harus sampai mendapatkan hampir semua gula larut. Larutan harus dibuat sedekat mungkin dengan titik jenuhnya pada suhu itu. Larutan tersebut harus berakhir pada sekitar suhu ruangan. Sekarang tambahkan beberapa sendok makan gula. Aduk dan usahakan semua gula bisa larut. Bila anda berhasil, tambahkan beberapa sendok makan gula lagi. Tempatkan larutan yang telah dijenuhkan tersebut ke dalam microwave, dan panaskan sampai semua gula larut. Bila anda mempunyai termometer, ukur suhu campuran mendidih tersebut. (Hati-hati. Larutan sangat panas. Ambil dengan dengan alat untuk melindungi anda dari panasnya.)
Amati larutan tersebut setelah anda mengambilnya dari oven microwave dan tempatkan di meja. Catat suhu pada saat kristal gula mulai terbentuk lagi.
Bila anda melakukan percobaan dengan benar, anda dapat melihat kristal-kristalnya nampak pada satu suhu jauh di bawah apa yang anda mungkin pikirkan. Bila anda mendidihkan larutan itu dalam oven microwave, artinya anda akan melarutkan semua runutan benih kristal untuk mendapatkan larutan jenuh dengan gula padatan di atasnya. Pada satu saat larutan anda akan menjadi superjenuh, atau melewati jumlah normal solut dalam larutan tersebut. Superjenuh merupakan satu keadaan tidak stabil. Bila kristal apa saja dikondisikan menjadi larutan superjenuh, kristalisasi zat terlarut pada larutanya akan terjadi benar-benar dengan sangat cepat.
Di rumah, bila anda telah mengerjakan demonstrasi ini hanya dengan gula dan air dalam wadah yang bersih, jangan buang larutan gula tersebut. Larutan yang berasa sirup ini bisa digunakan untuk membuat kue, atau anda dapat menggunakannya dalam pembekuan kue coklat. Jangan cicipi bahan apapun yang dibuat di sekolah. Bahan-bahan laboratorium dapat mengandung runutan zat pencemar.
Kelarutan garam bergantung pada jenis ion-ion dalam garam tersebut. Terdapat rentang yang sangat lebar dari kelarutan garam dalam air. Tetap, sebagian besar garam tidak dapat larut, seperti perak klorida, memiliki kelarutan yang sangat kecil tetapi dapat terdeteksi. Beberapa garam begitu mudah larut dalam air sehingga mereka mengambil molekul-molekul air yang tersedia di udara dan dapat melarutkannya dirinya sendiri dalam cara ini.
Dengan menggunakan penyederhanaan dalam penggolongan bahan-bahan sebagai bahan yang mudah larut dan tidak mudah larut dalam air pada suhu ruangan, terdapat beberapa aturan umum yang baik untuk meramalkan apakah suatu garam akan larut atau tidak dalam air. Aturan-aturan ini sangat berguna bukan hanya untuk memperkirakan bagaimana membuat larutannya, juga untuk meramalkan reaksi-reaksi ion, separti reaksi perpindahan ganda, yang bergantung pada ketidaklarutan suatu garam kalau suatu produk mungkin terjadi dalam reaksi itu. Tergantung apa yang instruktur sarankan, ia dapat menjadi suatu gagasan yang baik bagi anda untuk mengetahui aturan-aturannya sebagai berikut:
Hampir semua senyawa ionik sederhana dari unsur-unsur Golongan 1 atau ion amonium, (NH4)+, dapat larut.
Semua nitrat (NO4)-, mayoritas sulfat, (SO4)2-, dan mayoritas klorida, Cl-, adalah mudah larut. ** kekecualian terhadap aturan ini adalah: barium sulfat, BaSO4)2-, timbal II sulfat, PbSO4, dan perak klorida, AgCl.
Mayoritas hidroksida, (OH)-, karbonat, (CO3)2- sulfida, S2-, dan fosfat, (PO4)3-, tidak mudah larut kecuali untuk senyawa pada aturan (a). Barium hidroksida, Ba(OH)2, adalah kekecualiannya untuk aturan ini.
SIFAT KOLIGATIF
Sifat koligatif larutan telah disebutkan pada bagian sifat-sifat larutan. Suatu sifat koligatif adalah sesuatu sifat yang bergantung hanya pada jumlah partikel dalam larutan daripada jenis partikel tersebut. Zat-zat molekuler yang terlarut memiliki hanya satu partikel per rumus, tetapi bahan-bahan ionik menjadi terpisah ke dalam ion-ionnya sehingga ‘hampir’ menjadi lebih banyak partikel dalam larutannya sebagaimana terdapat ion-ion yang dimilikinya per rumus senyawa ionik tersebut. Kata ‘hampir’ sudah termasuk pada maksud karena terdapat suatu kecenderungan kecil bagi ion-ion untuk bergabung kembali satu sama lain, membentuk pasangan ion yang mengurangi jumlah partikel. Efek pasangan ion tersebut tergantung pada sifat-sifat spesi yang terlarut dan konsentrasi zat terlarutnya. Makin pekat zat terlarutnya, makin besar persentase pemasangan ion mengambil tempat.
Sifat koligatif larutan adalah;
Larutan tersebut menunjukkan suatu peningkatan dalam tekanan osmosis antara ia dengan suatu larutan referensi (biasanya pelarut murninya) kalau jumlah zat terlarut bertambah.
Tekanan osmosis terjadi bila suatu membran semipermeabel memisahkan dua larutan, yang satu lebih banyak zat terlarutnya daripada yang lainnya. Membran semipermeabel adalah sesuatu yang membiarkan air melewatinya tetapi tidak berlaku untuk beberapa bahan dalam larutan atau dalam suspensi dalam air tersebut. Membran semipermeabel merupakan suatu bagian yang penting bagi makhluk hidup. Membran sel adalah semipermeabel. Membran-membran di bagian terluar telur adalah semipermeabel. Pohon menarik air ke atas dari akarnya melalui tekanan melalui cara osmosis.
Berikut adalah sebuah cara mudah untuk menunjukkan bagaimana terjadinya tekanan osmosis. Ambil dua butir telur ayam yang sama dan tempatkan keduanya dalam suatu larutan cuka encer selama beberapa hari. Asam dalam asam cuka akan bereaksi dengan senyawa-senyawa kalsium yang merupakan bahan-bahan yang memperkeras kulit bagian luarnya. Terdapat dua membran semipermeabel di bawah kulit keras dari telur tersebut. Pindahkan larutan cuka tersebut bila prosesnya berhenti selama beberapa hari sebelum semua kulitnya terkelupas. Bila semua kulit kerasnya telah habis, bandingkan kedua ukuran telur itu. Anda harus memastikan mereka harus benar-benar mirip. Tempatkan satu telur ke dalam air murni (atau air keran). Tempatkan satu telur lainnya ke dalam larutan garam. Amati kedua telur itu selama beberapa hari.
Air bergerak melewati membran semipermeabel dalam suatu pengaturan yang menghasilkan konsentrasi partikelnya sama di kedua bagian yang terpishkan itu. Telur yang hanya air terdapat dimana telur itu ditempatkan, akan menyerap air dan menjadi sangat besar. Sedangkan telur yang berada dalam larutan garam akan mengerut karena air keluar dari dalamnya. Kulit yang menyelubungi isi telur dengan kuat menjadi lebih besar merupakan pertunjukkan tekanannya yang dihasilkan oleh proses osmosis.
Jangan memakan telur-telur tersebut. Kuliti telur tersebut dan lihat apa yang ada di dalamnya. Periksa dengan cermat, khususnya kuning telur dan ukurannya. Membran-membran pada telur merupakan suatu perintang yang cukup baik terhadap bakteri, tetapi membran yang telah tergores tidak akan mampu menahan masuknya bakteri. Cium bau telur-telur itu setelah anda mengulitinya. Apakah ada bau yang menandakan pencemaran oleh bakteri? Rebuslah keduanya untuk melihat apakah protein-proteinnya bereaksi dengan cara demikian, tetapi jangan memakannya sebab adanya kemungkinan pencemaran bakteri yang terpendam.
Sel-sel darah merah (pada manusia) hanyalah sekedar kantong-kantong yang memuat protein penyerap oksigen (hemoglobin) yang mengapung dalam darah. Bila anda memompa air murni ke seseorang, tekanan osmosisnya disebabkan perbedaan dalam osmolaritas yang akan menggembungkan dan memecahkan sel-sel darah merahnya. Bila plasma darahnya memiliki terlalu banyak partikel yang terlarut, sel-sel darah merahnya akan mengerut atau terjadi krenasi. Salin (suatu larutan garam NaCl dengan konsentrasi 0,15 M) adalah suatu larutan yang diatur supaya osmolaritasnya sama sebagaimana kandungan sel dan sel darah merah.
Suatu larutan dari zat terlarut padat tak-menguap (non-volatile) dalam suatu pelarut cair menunjukkan suatu penurunan dalam tekanan uap di atas larutannya kalau jumlah zat terlarutnya bertambah.
Madu mempunyai beberapa pelembab di dalamnya yang menghambat terjadinya penjenuhan dalam gula. Ambil dua piring kecil dan tempatkan padanya sejumlah kecil takaran madu dalam piring ke-1, dan tempatkan air pada piring yang ke-2 dalam jumlah takaran volume yang sama dengan madu yang ada pada piring ke-1. Biarkan keduanya di udara terbuka selama beberapa hari. Gula dalam madu akan menurunkan tekanan uap dari larutan madu.
Larutannya menunjukkan suatu peningkatan dalam titik didih bila jumlah zat terlarut bertambah.
Titik didih suatu cairan hanyalah titik pada keadaan tekanan uapnya sama dengan tekanan lingkungannya. Bila tekanan uap turun, ia akan mengambil suhu yang lebih tinggi untuk mendidihkan cairan tersebut.
Tempatkan sejumlah kecil madu pada dasar sebuah gelas dan juga kira-kira sejumlah volume yang sama tempatkan air dalam gelas yang sama ukurannya. Tempatkan keduanya dalam oven microwave. Yang mana mendidih duluan? Cobalah eksperimen yang sama dengan jumlah yang bervariasi dari garam dalam larutan.
Larutan menunjukkan suatu penurunan dalam titik leleh bila jumlah zat terlarut bertambah.
Ia dapat menjadi bahan-bahan terlarut yang memblok molekul-molekul air dari pengikatan pada sisa kristal airnya. Atau mungkin bahwa bahan-bahan terlarut tersebut menahan molekul-molekul air lebih ketat daripada pada air dalam kristal-kristalnya.
Apapun penyebabnya, anda telah melihat perilaku penurunan titik leleh ini dalam pembuatan es krim rumahan. Selubung luar tong dari wadah es krim memuat es dan garam (natrium klorida) di dalamnya. Es meleleh (mengambil panas) pada suatu suhu yang lebih rendah dari titik leleh air yang biasa. Hanya es dalam tong tidak dapat membeku, karena ia tidak mendapatkan cukup dingin dan sebagai gantinya membekukan es krim di dalamnya yang memiliki bahan-bahan terlarut di dalam es krimnya sendiri.
PERHITUNGAN KONSENTRASI DALAM STOIKIOMETRI
Bila anda diberi konsentrasi dan volume suatu larutan, anda dapat mengetahui jumlah solut dalam larutan itu, (C V = n). Konsentrasi kali volume menyediakan sebagai ‘diketahui’ dan dapat menuju langsung pada perbandingan mol pada peta jalan stoikiometri.
Karena C V = n, dan hal pertama yang ditemukan dari stoikiometri adalah jumlah mol suatu bahan (n), bila anda perlu mencari volume dari konsentrasi yang diketahui dari suatu larutan, anda harus melekatkan (1/V) pada bagian akhir peta jalan AD.
SOAL-SOAL PERHITUNGAN KONSENTRASI
SOAL-SOAL PEHITUNGAN KONSENTRASI DAN PEMBUATAN LARUTAN
Jelaskan bagaimana membuat 5 liter suatu larutan NaCl 0,175 M.
Berapa volume gula putih (C12H23O12) 0,86 M yang memiliki 50 gram gula di dalamnya?
Berapa gram KMnO4 yang akan anda peroleh bila anda menguapkan airnya dari 85,75 mL pada 1,27 M larutannya?
Berapa volume yang anda perlukan untuk membuat larutan perak nitrat 0,05 M dari 15 gram bahan perak nitrat?
Berapa konsentrasi dari KCl bila 5 gram dari KCl ada dalam 25,3 L larutannya?
Berapa mol gas klor yang ada dalam 17 L dengan konsentrasi 1,02 M larutannya?
Berapa gram asam sulfat yang berada dalam 5 mL larutan asam sulfat 3,2 M?
Saya membuat 500 mL larutan natrium hidroksida 0,1 M. Terangkan bagaimana saya melakukannya.
Berapa volume larutan yang anda perlukan bila anda menginginkan suatu larutan salin fisiologis dari 27 gram garam dapur? (salin fisiologis adalah NaCl 0,15 M.)
Berapa konsentrasi dari perak nitrat bila 15 gram bahan tersebut di larutkan menjadi 14,28 L?
Berapa mol NaCl yang ada dalam 68 mL suatu larutan NaCl 0,15 M? ( itu merupakan larutan salin fisiologis bila disterilkan.)
Berapa gram NaCl yang harus anda tempatkan ke dalam wadah 5 liter untuk membuat suatu larutan salin fisiologis?
Berapa volume untuk larutan salin fisiologis yang akan memberikan anda 1 gram garam bila diuapkan?
Berapa konsentrasi KCl bila 10 gramnya dilarutkan dalam air secukupnya untuk membuat 12 liter larutan?
TULIS DAN SEIMBANGKAN PERSAMAAN REAKSI KIMIA UNTUK SOAL-SOAL BERIKUT INI. TUNJUKKAN SEMUA PEKERJAAN ANDA. GUNAKAN METODE CS ATAU AD MENGACU KEPADA PETA JALAN.
Natrium hidroksida dan asam klorida bergabung membentuk garam dapur dan air. 14 mL natrium hidroksida 0,1 M ditambahkan untuk menetralkan kelebihan asam. Berapa mol garam dapur yang terbentuk? Berapa gram garam dapur yang terbentuk?
50 mL tembaga II sulfat 0,25 M menguap menyisakan CuSO45H2O. (itu adalah kristal tembaga II sulfat pentahidrtat.) Berapa massa kristal biru yang cantik ini dari larutannya?
Gas klor digelembungkan kedalam 100 mL larutan kalium bromida 0,25 M. Ini menghasilkan kalium klorida dan gas brom. Brom (yang terlarut dalam air) diambil dari larutannya dan diukur pada 27 C dan 825 mmHg. Berapa volume brom?
95 mL asam sulfat 0,55 M ditempatkan bersama seng berlebih. Ini menghasilkan seng sulfat dan gas hidrogen. Berapa gram seng sulfat yang terbentuk?
27,6 mL larutan perak nitrat 0,19 M dan 15,4 mL larutan natrium klorida yang tidak diketahui (tetapi berlebih) bergabung membentuk suatu endapaan putih perak klorida dan natrium nitrat terlarut. (a) Berapa mol perak klorida terbentuk? (b) Berapa gram perak klorida? (c) Berapa mol natrium nitrat yang tebentuk? (d) Berapa konsentrasi natrium nitrat dalam larutan akhir?
Berapa gram kalium permanganat, KMnO4, ditambahkan untuk membuat 1,72 L larutan 0,29 M?
Dengan perhitungan saya, setetes etil alkohol, C2H5OH, dalam sebuah kolam renang berukuran olimpiade menghasilkan larutan alkohol 1,2 E-10 M dalam air. Setetes adalah 1/20 mL. Berapa banyak molekul etil alkohol dalam setetes air dalam kolam renang tersebut?
93 mL magnesium hidroksida 0,15 M ditambahkan ke 57 mL asam nitrat 0,4 M. (Magnesium nitrat dan air terbentuk.) Berapa konsentrasi magnesium nitrat setelah reaksi?
Apakah masalah konsentrasi ini mengganggu konsentrasi anda?
KUNCI JAWABAN SOAL-SOAL PERHITUNGAN
1. (a) Timbang 51,2 gram NaCl (b) Larutkan padatan tersebut dalam sejumlah kecil air pada alat takar volume yang sesuai. (c) Tambahkan air sampai tanda batas alat takar volume yang dipakai dan aduk lengkap untuk memperoleh larutan dengan konsentrasi yang dikehendaki.
2. 0,162 L 3. 17,2 g 4. 1,77 L
5. 2,65 mmol 6. 17,34 mol 7. 1,57 g
8. (a) Timbang 200 gram NaOH. (b) Larutkan dalam sejumlah kecil air pada alat takar volume yang sesuai. (c) Tambahkan air sampai tanda batas alat takar volume yang dipakai dan aduk lengkap untuk memperoleh larutan dengan konsentrasi yang dikehendaki.
9. 3,08 L 10. 6,18 mmolar 11. 10,2 milimol
12. 43,9 g 13. 0,114 L 14. 0,0112 M
15a.1,4 E-3 mol 15b. 0,0819 g 16. 3,12 g
17. 284 ml 18. 8,44 g 19a. 5,24 E-3 mol
19b. 0,752 g 19c. 5,24 E-3 mol 19d. 122 mmolar
20. 78,8 g 21. 3,61 E9 molekul 22. 0,152 M
SENYAWA
IKATAN IONIK DAN KOVALEN
Ikatan merupakan kelengkapan yang melekatkan antar atom. Atom-atom dapat dijaga kesatuannya karena beberapa sebab, tetapi semua ikatan harus bekerja dengan elektron-elektronya, khususnya elektron-elektron terluarnya dari atom-atom. Ada ikatan-ikatan yang terbentuk karena saling berbaginya elektron. Ada ikatan-iakatan yang terjadi karena tarik-menarik sepenuhya dari muatan listrik yang berbeda muatan. Ada ikatan-ikatan yang terjadi dari muatan-muatan parsial, atau posisi atau bentuk elektron di sekitar atom. Tetapi semua ikatan harus bekerja dengan elektron-elektron. Karena kimia adalah studi unsur-unsur, senyawa, dan bagaimana mereka berubah, itulah mungkin dikatakan bahwa kimia merupakan studi tentang elektron-elektron. Bila kita mempelajari perubahan-perubahan yang terjadi oleh aktivitas proton-proton atau neutron-neutron, berarti kita belajar fisika nuklir. Dalam reaksi kimia, unsur-unsurnya tidak berubah dari satu unsur ke unsur lain, tetapi hanya mengalami penyusunan ulang dalam ikatan-ikatannya.
Senyawa adalah sekelompok atom dengan jumlah dan jenis atom tertentu yang di dalammnya ia disusun ulang dalam cara yang spesifik. Setiap bagian dari bahan itu benar-benar sama. Sebenarnya unsur-unsur yang sama itu benar-benar memiliki proporsi yang sama dalam setiap bagian senyawanya. Air adalah contoh suatu senyawa. Satu atom oksigen dan dua atom hidrogen membangun molekul air. Masing-masing atom hidrogen melekat ke sebuah atom oksigen melalui sebuah ikatan. Susunan apapun yang lain yang tidak seperti itua adalah bukan air. Kalau unsur-unsur apapun yang lain terikat, itu juga bukan air. H2O adalah rumus untuk senyawa air. Rumus ini menunjukkan bahwa ada dua atom hidogen dan satu atom oksigen dalam senyawa tersebut. H2S adalah hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida tidak memiliki jenis-jenis atom yang sama dengan air. Ia merupakan senyawa yang berbeda. H2O2 adalah rumus untuk hidrogen peroksida. Ia mungkin memiliki unsur-unsur yang benar ada dalam air, tetapi mereka di dalamnya tidak memiliki proporsi yang sama dengan air. Ia bukanlah air. Kata rumus itu juga digunakan untuk menentukan bagian terkecil dari senyawa apapun juga. Molekul adalah rumus tunggal dari suatu senyawa yang disatukan oleh ikatan-ikatan kovalen. Hukum Perbandingan Tetap menyatakan bahwa suatu senyawa yang diketahui selalau mengandung perbandingan perbandingan berat yang sama dari unsur-unsur yang samanya.
IKATAN IONIK
Beberapa atom, seperti logam cenderung kehilangan elektron-elektron untuk membentuk kulit elektron terluar atau kulit-kulit elektronnya lebih stabil dan atom-atom yang lainnya cenderung menarik elektron itu untuk melengkapi kulit terluarnya. Ion adalah suatu partikel yang bermuatan. Elektron bermuatan negatif. Muatan negatif dari elektron-elektron tersebut dapat diimbangi oleh muatan positif dari proton-protonnya, tetapi jumlah proton tidak berubah dalam reaksi kimia. Bila suatu atom melepaskan elekton-elektron ia menjadi sebuah ion positif karena jumlah proton melebihi jumlah elektron. Ion non-logam dan kebanyakan ion poliatomik memiliki muatan negatif. Ion non-logam cenderung menarik elektron untuk melengkapi kulit elektron terluarnya. Bila jumlah electron melebihi jumlah proton, ion tersebut adalah negatif. Tarik-menarik antara ion positif dan ion negatif adalah ikatan ionik. Ion positif apapun akan mengikat dengan ion negatif apapun. Suatu senyawa ionik merupakan kumpulan atom yang terikat oleh suatu ikatan ionik yang merupakan bagian pemersatu yang paling utama dari senyawa tersebut. Suatu ion positif, apakah ia merupakan atom tunggal atau sekelompok atom dengan muatan kolektif yang sama, disebut kation. Nama sebuah senyawa ionik adalah nama ion positifnya (kation) yang pertama dan ion negatifnya (anion) yang keduanya.
Valensi atom merupakan jumlah muatannya sebagai ion. Nama ion untuk unsur logam yang hanya satu valensi seperti unsur-unsur Golongan 1 atau Golongan 2, adalah sama dengan nama unsurnya. Nama ion untuk unsur-unsur non-logam (anion) memakai nama unsurnya dengan akhiran –ida. Sebagai contoh, ion fluor adalah fluorida, ion oksigen adalah oksida, ion iodium adalah iodida. Terdapat sejumlah unsur, biasanya unsure-unsur transisi, memiliki lebih dari satu valensi, yang memiliki nama sendiri-sendiri, contohnya ion ferri adalah ion besi dengan muatan tiga positif. Ion ferro adalah ion besi dengan muatan dua positif. Terdapat sejumlah gugus/kelompok atom-atom umum yang memiliki sebuah muatan untuk keseluruhan gugusnya. Suatu kelompok yang demikian disebut ion poliatomik atau radikal. Kami menyarankan paling baik mempelajarinya dengan menghafal daftar ion-ion poliatomik beserta nama, rumus, dan muatannya. Kami juga menyediakan soal-soal untuk ion-ion umum dan juga cara membaca dan menuliskan senyawa ionik.
BEBERAPA ATOM DENGAN VALENSI-VALENSINYA
CATATAN: TERDAPAT DUA NAMA UMUM UNTUK ION. ANDA HARUS MENGETAHUI KEDUA SISTEM PENAMAAN YANG TERSEDIA.
ION SISTEM STOK SISTEM LAMA ION SISTEM STOK SISTEM LAMA
Fe2+ Besi II ferro Fe3+ besi III ferri
Cu+ Tembaga I kupro Cu2+ Tembaga II kupri
Au+ Emas I auro Au3+ Emas III auri
Sn2+ Timah II stano Sn4+ Timah IV stani
Pb2+ Timbal II plumbo Pb4+ Timbal IV plumbi
Hg+ Raksa I merkuro Hg2+ Raksa II merkuri
Cr2+ Krom II kromo Cr3+ Krom III kromi
Mn2+ mangan II mangano Mn3+ Mangan III mangani
Ion-ion dengan sistem stok diucapkan, “tembaga satu”, “tembaga dua”, dst. Perhatikan bahwa untuk membedakan dalam sistem lama, dua ion yang paling mungkin dari sebuah atom yang memiliki valensi ganda memiliki akhiran. Yang terkecil muatannya diberi akhiran –o dan yang terbesar dari keduanya diberi akhiran –i. Sistem penamaan yang lama kurang bisa dipakai karena akan lebih banyak nama ion sementara satu atom saja dalam suatu unsur transisi misalnya mangan, memiliki lebih paling tidak 5 valensi.
BEBERAPA ATOM YANG HANYA MEMILIKI SATU VALENSI YANG UMUM:
SEMUA UNSUR GOLONGAN 1 ADALAH +1
SEMUA UNSUR GOLONGAN 2 ADALAH +2
SEMUA UNSUR GOLONGAN 7 (HALOGEN) ADALAH -1 BILA IONIK
Oksigen dan belerang (GOLONGAN 6) adalah -2 bila ionik
Hidogen biasanya +1
Al3+, Zn2+, dan Ag+
ION-ION RADIKAL DAN POLIATOMIK
Ion-ion radikal atau poliatomik berikut ini adalah gugus atom dari lebih satu macam unsur yang terikat melalui ikatan kovalen. Mereka biasanya sering merupakan ion tersendiri dalam sebuah reaksi ionik. Muatan pada radikal adalah untuk keseluruhan gugus/kelompok atom itu sebagai satu kesatuan. Inilah radikal-radikal yang umum yang harus anda pelajari DENGAN MUATAN DAN NAMANYA.
(NH4)+ AMONIUM – Jangan tertukar dengan NH3, AMONIAK (GAS)
(NO3)- NITRAT (Jangan tertukar dengan NITRIDA (N3-) atau NITRIT)
(NO2)- NITRIT (Jangan tertukar dengan (N3-) atau NITRAT)
(C2H3O2)- ASETAT (CATATAN – Bisa ditulis tidak hanya dengan cara ini saja)
(ClO3)- KLORAT (Jangan tertukar dengan KLORIDA (Cl-) atau KLORIT)
(ClO2)- KLORIT (Jangan tertukar dengan KLORIDA atau KLORAT)
(SO3)2- SULFIT (Jangan tertukar dengan (S2-) atau SULFAT)
(SO4)2- SULFAT (Jangan tertukar dengan SULFIDA (S2-) atau SULFIT)
(HSO3)- BISULFIT (atau HIDROGEN SULFIT)
(PO4)3- FOSFAT (Jangan tertukar dengan P3-, FOSFIDA)
(HCO3)- BIKARBONAT (atau HIDROGEN KARBONAT)
(CO3)2- KARBONAT
(HPO4)2- HIDROGEN FOSFAT
(H2PO4)- DIHIDROGEN FOSFAT
(OH)- HIDROKSIDA
(CrO4)2- KROMAT
(Cr2O7)2-DIKROMAT
(BO3)3- BORAT
(AsO4)3- ARSENAT
(C2O4)2- OKSALAT
(ClO4)- PERKLORAT
(CN)- SIANIDA
(MnO4)- PERMANGANAT
ASAM-ASAM YANG BERASAL DARI BEBERAPA ION POLIATOMIK YANG UMUM.
Asam-asam ini ditulis dengan ion poliatomikya dalam tanda kurung ( ) untuk mengenali asal mereka. Biasanya senyawa-senyawa ini ditulis tanpa tanda kurung ini, seperti HNO3 atau H2SO4. Perhatikan bahwa ion-ion poliatomik dengan sebuah muatan negatif tunggal hanya memiliki satu hidrogen. Ion-ion poliatomik dengan muatan -2 memiliki 2 hidrogen.
H(OH) AIR (!)
H(NO3) ASAM NITRAT
H(NO2) ASAM NITRIT .
H(C2H3O2) ASAM ASETAT
H2(CO3) ASAM KARBONAT
H2(SO3) ASAM SULFIT
H2(SO4) ASAM SULFAT
H3(PO4) ASAM FOSFAT
H2(CrO4) ASAM KROMAT
H3(BO3) ASAM BORAT
H2(C2O4) ASAM OKSALAT
MENULISKAN RUMUS-RUMUS SENYAWA IONIK
Pada daftar di atas, radikal-radikal dan senyawa-senyawanya memiliki sebuah angka yang ditulis kecil (subskrip) setelah dan di bawah suatu unsur bila ada lebih dari satu jenis dari atom itu. Contohnya, ion amonium memiliki satu atom nitrogen dan empat atom hidrogen di dalamnya. Asam sulfat memiliki dua hidrogen, satu belerang, dan empat oksigen.
Mengenali ion-ion adalah cara terbaik untuk mengenali senyawa-senyawa ionik dan memperkirakan bagaimana bahan-bahan akan bergabung. Orang yang tidak mengetahui ion amonium dan ion nitrat akan kesulitan waktu menetapkan bahwa NH4NO3 adalah amonium nitrat. Kami sangat menyarankan anda mengetahui semua ion di atas, lengkap dengan valensi atau muatannya.
Mari kita pertimbangkan apa yang terjadi dalam sebuah ikatan ionik dengan menggunakan konfigurasi elektron, aturan oktetnya, dan beberapa visualisasi yang berguna. Sebuah atom natrium memiliki 11 elektron di sekelilingnya. Kulit yang pertama memiliki 2 elektron dalam sub-kulit s. Kulit kedua juga penuh dengan 8 elektron dalam sebuah sub-kulit s dan p. Kulit terluar memiliki 1 elektron yang menyendiri, sebagaimana pada unsur-unsur yang lainnya dalam Golongan 1. Elektron terluar ini dapat terlepas dari atom natriumnya, menyisakan sebuah ion natrium dengan muatan positif 1 dan sebuah elektron. Atom klor memiliki 17 elektron. Dua berada di kulit pertama, 8 di kulit kedua, dan 7 di kulit terluar. Kulit terluar kekurangan 1 elektron untuk membentuk kulit yang penuh, sebagaimana semua unsur-unsur Golongan 7. Bila atom klor tersebut mengambil elektron lain, ia menjadi sebuah ion negatif. Ion positif natrium yang kekurangan sebuah elektron ditarik ke ion negatif klorida dengan sebuah elektron ekstra. Simbol untuk elektron tunggal yang tak terikat adalah e-.
1/2 Cl2 + Na Cl + e- + Na+ Cl- + Na+ Na+Cl- NaCl
Senyawa apa saja harus memiliki muatan bersih sama dengan nol. Muatan positif tunggal dari natrium meniadakan muatan negatif tunggal dari ion klorida. Ide yang sama akan terjadi untuk sebuah senyawa ionik yang terbuat dari ion-ion 2- dan 2+, atau 3+ dan 3-, seperti pada magnesium sulfat atau aluminium fosfat
Mg2+ + (SO4)2- Mg2+(SO4)2- Mg(SO4) atau MgSO4
Al3+ + (PO4)3- Al3+(PO4)3- Al(PO4) atau AlPO4
Tapi apa yang terjadi bila jumlah muatan tidak seimbang? Aluminium bromida memiliki sebuah kation positif 3 dan sebuah anion bermuatan negatif tunggal. Senyawa tersebut harus ditulis dengan 1 ion aluminium dan 3 bromida. AlBr3. kalsium fosfat memiliki sebuah kation 2+ dan anion 3-. Bila anda suka berpikir dengan cara ini, jumlah muatannya harus dipindahkan ke ion yang lainnya. Ca3(PO4)2. Perhatikan bahwa harus ada 2 fosfat dalam masing-masing kalsium fosfat, sehingga tanda kurung harus termasuk dalam rumus tersbeut untuk mengenalinya. Masing-masing rumus kalsium fosfat (senyawa-senyawa ionik tidak membentuk molekul.) memiliki 3 atom kalsium, 2 atom fosfat, dan 8 atom oksigen.
Terdapat sejumlah kecil senyawa-senyawa ionik yang tidak cocok ke dalam cara tersebut untuk sebuah sebab atau lainnya. Contoh yang baik yang seperti ini adalah pada magnetit, suatu bijih besi, Fe3O4. muatan yang dihitung pada masing-masing atom besi akan menjadi +8/3, bukan muatan yang sebenarnya yang mungkin. Penyimpangan dari sistem tersebut dalam kasus magnetit dapat dihitung karena merupakan campuran dari ion-ion feri dan fero yang umum.
SENYAWA KOVALEN BINER
Frase senyawa biner berarti bahwa ada dua jenis atom dalam sebuah senyawa. Senyawa-senyawa kovalen adalah kelompok atom yang bergabung melalui ikatan kovalen. Senyawa kovalen biner merupakan senyawa sangat kecil yang diikat melalui ikatan kovalen. Ikatan kovalen merupakan hasil dari berbaginya sepasang elektron antara dua atom. Molekul klor merupakan contoh yang baik untuk ikatan tersebut, meskipun ia hanya memiliki 1 jenis atom. Gas klor, Cl2, memiliki dua atom klor, yang masing-masingnya memiliki 7 elektron di kulit terluarnya. Masing-masing atom menyumbang 1 elektron untuk menjadi sepasang elektron yang membentuk ikatan kovalennya. Masing-masing atom membagi sepasang elektron tersebut. Dalam kasus gas klor, dua unsur dalam ikatannya sama-sama memiliki tarikan yang sama pada pasangan elektron tersebut, sehingga elektron-elektronnya benar-benar terbagi secara merata. Ikatan kovalen dapat ditunjukkan oleh sepasang titik antara dua atom-atomnya, Cl:Cl, atau suatu garis antara mereka, Cl-Cl. Saling membaginya pasangan elektron membuat masing-masing atom klor merasakn seolah-olah ia memiliki kulit elektron terluar yang lengkap 8 elektron. Ikatan kovalen lebih sulit diputuskan daripada ikatan ionik. Ikatan-ikatan ionik dari senyawa-senyawa ionik yang mudah larut menjadi bagian yang terpisah dalam air. Ikatan kovealen membentuk molekul yang sebenarnya, gugus atom yang sebenarnya terikat satu sama lain. Senyawa-senyawa kovalen biner memiliki 2 jenis atom di dalamnya, biasanya atom-atom non-logam. Ikatan-katan kovalen bisa juga terdapat dalam ikatan rangkap dua (saling membagi dua pasang elektron) atau rangkap tiga (tiga pasang elektron).
RUMUS NAMA SISTEM
N2O dinitrogen monoksida
NO nitrogen monoksida
N2O3 dinitrogen trioksida
NO2 nitrogen dioksida
N2O4 dinitrogen tetroksida
N2O5 dinitrogen pentoksida
NO3 nitrogen trioksida
Dengan senyawa-senyawa nitrogen dan oksigen tersebut sebagai contoh, kita lihat bahwa sering terdapat lebih banyak cara untuk dua unsur apapun bergabung sama lain melalui ikatan-ikatan kovalen daripada ikatan-ikatan ionik. Sering terlihat senyawa-senyawa telah memiliki nama-nama yang digunakan sudah sejak lama. Nama-nama ini, sering juga disebut nama umum, dapat atau tidak memiliki kaitan terhadap asal terbentuknya senyawa tersebut, tetapi nama-nama umum lebih banyak digunakan pada senyawa-senyawa kovalen dibandingkan pada senyawa-senyawa ionik.
Awalan Yunani jumlah Awalan Yunani jumlah Awalan Yunani jumlah Awalan Yunani jumlah
mono- satu
di- dua
tri- tiga
tetra- empat
penta- lima
heksa- enam
hepta- tujuh
okta- delapan
nona- sembilan
deka- sepuluh
undeka- sebelas
dodeka- dua belas
Nama-nama sistem terdiri atas jumlah-jumlah yang menunjukkan berapa banyak masing-masing jenis atom dalam sebuah molekul kovalen. Nama-nama dengan awalan Yunani digunakan untuk menunjukkan jumlahnya.
Dalam menyebut atau menulis nama sebuah senyawa kovalen biner, awalan Yunani unsur pertamanya dan unsur keduanya disebutkan dan diakhiri dengan akhiran –ida pada unsur tersebut. Kekecualian dari aturan tersebut adalah apabila unsur yang disebut pertamakalinya hanya memiliki satu atom dalam molekul tesebut, awalan mono- dihilangkan. CO adalah karbon monoksida. CO2 adalah karbon dioksida. Pada kedua kasus hanya terdapat satu karbon dalam molekulnya, dan awalan mono tidak disebutkan.
NAMA-NAMA UMUM SENYAWA-SENYAWA KOVALEN BINER YANG HARUS ANDA KETAHUI
H2O air
NH3 amoniak
N2H4 hidrazin
CH4 metana
C2H2 asetilena
URUTAN PENGETAHUAN UNTUK MENULIS SENYAWA-SENYAWA
Berikut adalah hal-hal yang perlu anda ketahui untuk dapat menulis rumus-rumus senyawa secara benar.
NAMA DAN SIMBOL UNSUR-UNSURNYA
NAMA DAN SIMBOL GAS DIATOMIK
NAMA, SIMBOL DAN VALENSI UNSUR DALAM GOLONGAN 1, 2, 7, DAN 8
NAMA, SIMBOL, DAN VALENSI LOGAM DENGAN SATU VALENSI UMUM
NAMA DAN VALENSI LOGAM DENGAN LEBIH DARI SATU VALENSI YANG UMUM
NAMA, RUMUS, DAN MUATAN ION-ION POLIATOMIK YANG UMUM
NAMA DAN RUMUS ASAM-ASAM UMUM
BAGAIMANA MENJELASKAN PERBEDAAN ANTARA SENYAWA KOVALEN DAN IONIK
BAGAIMANA MENULIS RUMUS SENYAWA IONIK
GUNAKAN AWALAN YUNANI UNTUK BILANGAN SAMPAI 12
BAGAIMANA MENULIS RUMUS SENYAWA KOVALEN BINER
NAMA-NAMA UMUM BEBERAPA SENYAWA KOVALEN BINER
LEBIH PADA IKATAN, BENTUK, DAN GAYA LAIN
RANGKAIAN ANTARA IKATAN IONIK DAN KOVALEN
Dalam usaha untuk menyederhanakan, beberapa buku terlihat memberi saran bahwa ikatan ionic dan kovalen merupakan dua jenis ikatan yang terpisah dan berbeda sama sekali. Ikatan kovalen merupakan sepasang elektron yang berbagi. Ikatan antara dua atom dari gas diatomik apa saja, seperti gas klor, Cl2, jelas terbagi sama banyak. Dua atom klor sebenarnya memiliki tarikan pada sepasang elektronnya sama besar, sehingga ikatannya pasti terbagi secara merata. Dalam cesium fluorida, jelas atom cesiumlah yang menyumbangkan satu elektron dan atom fluoridanya jelas yang mebutuhkan satu elektron. Ion cesium dan ion fluoridanya, keduanya dapat berada secara bebas dari yang lain. Ikatan antara sebuah ion cesium dan sebuah ion fluorida jelas sekali bersifat ionik.
Besarnya tarikan pada sebuah atom yang memiliki sepasang elektron yang terbagi, disebut keelektronegatifan, adalah yang menentukan jenis ikatannya antara atom-atom. Pertimbangkan Tabel Periodik tanpa gas-gas mulia, kelektronegatifan paling besar pada sebelah kanan atas dari Tabel Periodik, dan yang paling kecil di sebelah bawah-kirinya. Ikatan dalam fransium fluorida harus menjadi yang paling ionik. Beberapa buku teks menunjukkan suatu ikatan yang berada antara kovalen dan ionik yang disebut ikatan kovalen polar. Tedapat rentang ikatan antara ionik murni dan kovalen murni yang bergantung pada keelektronegatifan atom-atom di sekitar ikatan itu. Bila terdapat perbedaan keelektronegatifan yang besar, ikatannya memiliki karakter lebih ionik. Bila keelektronegatifan atom-atomnya lebih memilki kesamaan, ikatannya lebih memiliki karakter kovalen.
STRUKTUR LEWIS
Struktur Lewis merupakan sebuah kesempatan yang dapat menggambarkan secara lebih baik valensi-valensi elektron dari unsur-unsurnya. Dalam model Lewis tersebut, suatu simbol unsur berada di dalam valensi elektronnya pada sub kulit s dan p pada kulit terluarnya. Sangat tidak cocok menampilkan struktur Lewisnya dari unsur-unsur Transisi, Lantanida, atau Aktinida. Gas-gas mulia diperlihatkan memiliki simbol unsurnya dalam empat gugus pasangan elektron yang disimbolkan dengan titik-titk. Dua titik di atas simbol, dua di bawah, dua di kanan dan dua di kirinya. Gas-gas mulia memiliki kulit valensi elektron yang penuh, sehingga semua delapan elektron valensinya nampak. Halogen memiliki satu titik yang tidak ada. Unsur-unsur Golongan 1 dan hidrogen ditampilkan dengan sebuah elektron tunggal di kulit terluarnya. Unsur-unsur Golongan 2 diperlihatkan dengan dua elektron di kulit terluarnya, tetapi elektron-elektron itu tidak pada sisi yang sama. Unsur-unsur Golongan 3 memiliki 3 elektron, tetapi elektron-elektronnya tersebar mengelilinginya dengan 1 elektron per posisi, sebagaimana dalam unsur-unsur Golongan 2. Unsur-unsur Golongan 4, karbon, silikon, dst., ditampilkan dengan 4 elektron di sekeliling simbol unsurnya, masing-masing dalam posisi yang berbeda.
Unsur-unsur Golongan 5, nitrogen, fosfor, dst., memiliki lima elektron di kulit terluarnya. Hanya dalam satu posisi terdapat dua elektron. Sehinnga unsur-unsur Golongan 5 seperti nitrogen dapat menerima tiga elektron atau menjadi ion -3, atau bergabung dalam sebuah ikatan kovalen dengan ikatan tiga rangkap. Bila ketiga elektron tak berpasangan terlibat dengan sebuah ikatan kovalen, terdapat sepasang elektron sisanya dalam kulit terluar unsur-unsur Golongan 5.
Unsur-unsur Golongan 6, oksigen, belerang, dst., memiliki enam elektron di sekeliling simbolnya, sekali lagi tanpa memperhatikan apapun terhadap posisinya kecuali hanya ada dua elektron dalam dua posisi dan satu elektron menyendiri dalam dua posisi lainnya. Unsur-unsur Golongan 7 memiliki semua tempat untuk delapan elektron terluar, kecuali ada satu yang tidak terisi satu elektron. Struktur Lewis dari suatu unsur Golongan 7 akan memiliki empat posisi pasangan elektron sekeliling simbol unsurnya kecuali satu posisi hanya ditempati 1 elektron.
Ada satu bagian struktur Lewis unsur yang diilustrasikan secara lebih luas dan lebih baik pada Bab Struktur Atom. Dalam bagian ini akan ditekankan pada struktur Lewis dari senyawa-senyawa yang kecil dan ion-ion poliatomik.
Mari kita mulai dengan dua atom dari atom yang sama yang membagi sepasang elektronnya. Atom klor memiliki 7 elektron masing-masing dan akan menjadi seperangkat yang lebih stabil dengan 8 elektron di kulit terluarnya. Atom-atom klor tunggal tidak hanya berada karena mereka mendapatkan bersama dalam pasangan-pasangan untuk saling membagi sepasang elektron ikatannya. Pasangan elektron yang terbaginya tersebut membentuk sebuah ikatan antara atom-atomnya. Dalam struktur Lewis, elektron terluarnya ditampilkan dengan titik-titk dan ikatan-ikatan kovalennya ditampilkan dengan garis-garis.
Ikatan-kovalen antar atom klor ini adalah satu dari ikatan-ikatan kovalen yang paling banyak dikenal. Mengapa? Sebuah ikatan kovalen adalah pembagian sepasang elektron-elektronnya. Kedua atomnya pada kedua sisi dari ikatannya benar-benar sama, dan elektron-elektronnya pun terbagi sama.
Selanjutnya mari kita pertimbangkan sebuah molekul di mana atom-atomnya yang terikat tidak sama, tetapi ikatan-ikatannya seimbang. Metana, CH4, adalah molekul yang demikian. Bila hanya ada satu karbon dan sebuah hidrogen tunggal, ikatan antar mereka tidak akan menjadi ikatan kovalen secara sempurna. Dalam molekul metana, empat atom hidrogennya benar-benar seimbang terhadap yang lainnya. Struktur Lewis metana tidak memiliki elektron-elektron yang tak terpakai. Karbon dimulai dengan 4 elektron dan masing-masing hidrogen dimulai dengan satu elektron. Hanya garis saja yang mewakili pasangan elektron yang terbaginya yang tersisa. Karbonnya sekarang membagi 4 pasang elektron, sehingga ini memenuhi kebutuhan karbon akan 8 elektron di kulit terluarnya. Masing-masing hidrogen memiliki satu pasangan tunggal elektronnya yang terbagi di kulit terluarnya, tetapi kulit terluar hidrogennya hanya memiliki dua elektron, sehinnga hidrogennya juga memiliki sebuah kulit terluar yang penuh.
Karbon dan hidrogennya menyenangkan dan mudah ditulis dalam struktur Lewis, karena masing-masing karbon harus memiliki 4 tempat melekat kepadanya dan masing-masing hidrogen harus memiliki satu dan hanya satu tempat melekat kepadanya. Bila ikatan-ikatan di sekeliling atom karbon menuju kepada empat atom yang berbeda, bentuk dari ikatan di sekeliling karbon itu adalah tetrahedral yang kasar (tidak simetris), bergantung pada apa bahan-bahan yang mengelilingi karbonnya. Karbon juga dapat memiliki lebih dari satu ikatan antara atom-atomnya yang sama. Pertimbangkan rangkaian senyawa etana (C2H6), etena (C2H4) (nama umumnya adalah etilena), dan etuna (C2H2), (nama umumnya asetilena).
Dalam menulis struktur Lewis suatu senyawa, garis batang yang mewakili ikatan-ikatannya lebih disukai daripada titik-titik yang mewakili elektron-elektron individual atom.
Batang ganda antara dua karbonnya dalam etilena, C=C, mewakili ikatan rangkap di antara dua karbonnya, merupakan empat elektron terbagi membentuk suatu ikatan yang lebih kuat antara dua karbonnya. Batang rangkap tiga antara dua karbon asetilena mewakili sebuah ikatan kovalen rangkap tiga antara dua karbon itu, tiga pasang elektron yang terbagi antara dua karbon itu. Setiap karbon memiliki empat ikatan padanya yang menunjukkan pasang-pasangan elektron membentuk 8 elektron di kulit terluarnya. Masing-masing hidrogen memiliki satu dan hanya satu ikatan kepadanya untuk dua elektron di kulit terluarnya, semua kulit terluarnya terisi.
Sementara kita sedang mengerjakan ini, perhatikan bahwa struktur Lewisnya akan menampilkan bentuk molekulnya. Semua ikatan-ikatan dalam etana secara kasar bersudut tetrahedral, sehingga semua hidrogennya ekivalen. Ini benar. Ikatan-ikatan dalam asetilena membentuk sebuah molekul yang linear. Ikatan-katan dalam etilena agak trigonal di sekeliling karbon-karbonnya, dan karbon-karbonnya tidak dapat memuntir di sekeliling poros ikatannya sementara mereka dapat memuntir dalam sebuah ikatan tunggalnya, akibatnya molekulnya memiliki sebuah bentuk yang datar dan hidrogen-hidrogennya tidak ekivalen. Ini juga benar. (Anda akan melihat ini dalam studi kimia organik. Tipe perbedaan antara posisi-posisi hidrogennya ini disebut isomerisme cis - trans.)
Kita dapat membuat aturan umum untuk menggambar struktur Lewis untuk molekul-molekul atau ion-ion poliatomik yang lebih kompleks lagi.
Tulis semua atomnya dalam bahan
Biasanya pilih jenis atom dengan jumlah ikatan padanya yang paling mungkin untuk menjadi atom pusatnya atau kelompok atom-atom. Dalam kebanyakan senyawa organik, karbon menyediakan ‘kerangka’ utama dari molekul tersebut.
Susun bahan-bahan lain di sekeliling inti dalam, mengacu kepada rumus bahan tersebut.
Susun elektron-elektron atau ikatan-ikaatannya di sekeliling masing-masing atom, mengacu pada seberapa banyak ia harus punyai.
BENTUK-BENTUK DI SEKELILING ATOM, TEORI VSEPR
Tidak ada hasil bentuk di sekitar unsur-unsur Golongan 1. Terdapat hanya satu tempat melekat kepadanya, sehingga tidak ada sudut yang mungkin di sekelilingnya. Unsur-unsur Golongan 2 memiliki dua elektron di kulit terluarnya. Banyak senyawa dari unsur-unsur Golongan 2 merupakan senyawa ionik, tidak membentuk sudut secara nyata dalam suatu molekul. Molekul-molekul yang terbentuk dari unsur-unsur Golongan 2 yang memiliki dua tempat terikat pada unsur Golongan 2 tersebut memiliki sebuah bentuk linear, karena dua bahan yang terikatnya akan berusaha sejauh mungkin satu sama lain. Suatu bentuk linear berarti bahwa sebuah garis lurus dapat dibuat melalui ketiga atom dengan unsur Golongan 2 berada di tengah-tengahnya.
Senyawa-senyawa kovalen dengan boron merupakan contoh yang baik dari molekul-molekul berbentuk trigonal. Bentuk trigonal adalah sebuah molekul yang datar dengan sudut-sudut 120 di antara atom-atomnya yang terikat. Sekali lagi, dengan menggunakan contoh satu atom boron di tengah-tengahnya, unsur-unsur yang terikatnya menjauhi sejauh-jauhnya dari satu sama lain yang dapat mereka bisa, membangun sebuah bentuk trigonal.
Unsur-unsur Golongan 4 tidak berada dalam pusat sebuah molekul yang datar bila mereka memiliki empat tempat melekat yang ekivalen kepadanya. Sebagaimana dengan dua atau tiga ikatan, bahan-bahan yang terikat menempati sejauh yang dapat mereka bisa dari satu sama lainnya. Dalam kasus sebuah atom pusat dengan empat bahan apapun yang terikat kepadaanya, sudut-sudut maksimumnya antara bahan-bahan yang terikatnya tidak menghasilkan sebuah molekul yang datar. Bila anda memotong bagiannya secara vertikal dari sebuah alat musik berkaki tiga standar sehingga ia memiliki panjang yang sama pada tiga kakinya, sudut-sudut antar keempat arah (satunya lagi ke atas) secara kasar menjadi sama. Cobalah ini dengan segumpal permen karet. Tempatkan tiga batang tusuk gigi atau batang korek api, yang telah diberi warna yang berbeda, pada pusatnya dengan sudut masing-masing kira-kira sama. Bila anda telah melakukannya dengan benar, bentuk umum dari perangkat tersebut akan menjadi sama dengan tidak memasalahkan batang yang tertanam tegak ke atas. Bentuk ini disebut tetrahedral. Sebuah bentuk tetrahedron nampak dengan atom-atom yang terikatnya pada titik-titik gambarnya dan masing-masing segitiga di antara ketiga dari mereka membentuk sebuah bidang datar. Tetrahedron adalah sebuah tipe piramida biasa dengan sebuah dasar tiga sudut.
Unsur-unsur Golongan 5, contohnya nitrogen atau fosfor, akan menjadi negatif 3 kalau mereka menambah tiga elektron dalam reaksi ionik, tetapi ini jarang. Nitrida dan fosfida tidak bertahan dalam keberadaan air. Ikatan-ikatan kovalen dengan unsur-unsur ini dapat bertahan dalam air. Dari struktur Lewis unsur-unsur ini dalam bagian sebelumnya, anda ketahui bahwa unsur-unsur Golongan 5 memiliki kemampuan bergabung dengan ikatan-ikatan kovalen rangkap tiga, tetapi mereka tidak dapat membangun bentuk trigonal karena PASANGAN ELEKTRON BEBASNYA BERTINDAK SEPERTI ADANYA IKATAN KEPADA YANG LAIN. Bentuk ikatan-ikatan di sekeliling nitrogen dan fosfor adalah tetrahedral, agak seperti ikatan-ikatan di sekeliling unsur-unsur Golongan 4.
Unsur-unsur Golongan 6, oksigen dan belerang, memiliki dua pasang elektron tak terbagi (bebas, menyendiri, tak dipakai ikatan). Agak seperti unsur-unsur Golongan 5, dua pasangan elektron bebas ini seperti menyediakan tempat atom-atom lain terikat. Unsur-unsur Golongan 6 membentuk molekul-molekul tetrahedral juga, tetapi sekarang hal-hal yang membentuk titik-titk tetrahedron sekarang terbatas menjadi dua. Sudut di antara hidrogen dalam air adalah sekitar 105. Bentuk yang tak biasa ini adalah satu dari hal-hal yang membuat air begitu istimewa.
Unsur-unsur Golongan 7 hanya memiliki satu peluang dalam ikatan, sehingga tidak ada bentuk di sekeliling atom-atom ini.
GAYA-GAYA IKATAN DALAM AIR
Para alkemis jaman dulu memiliki beberapa tujuan di samping membuat emas. Ide dari sebuah bahan fluida yang dapat melarutkan apa saja, pelarut yang universal, adalah proyek alkimia yang lain. Para alkemis itu belum pernah sampai pada kesimpulan bahan apa yang bersifat demikian. Menakjubkan, hal yang paling dekat yang kami anggap memenuhi kriteria itu adalah air! Air tidak hanya merupakan sebuah bahan yang umum, tetapi rentang bahan yang dapat dilarutkannya begitu luar biasa. Dasar petunjuk untuk memperkirakan bahan-bahan yang dapat terlarut dalam pelarutya adalah 'like dissolves like.' Zat cair yang mana di dalamnya atom-atomnya terikat dengan ikatan-ikatan kovalen akan melarutkan molekul-molekul kovalen. Zat cair dengan suatu pemisahan muatan dalam ikatannya akan melarutkan bahan-bahan ionik.
Ikatan-ikatan yang menahan atom-atom hidrogen terhadap atom-atom oksigen lebih dekat kepada sifat kovalen daripada ionik, tetapi ikatannya memiliki sejumlah karakter ionik. Atom oksigen lebih elektronegatif daripada atom hidrogen, sehingga pasangan elektronnya ditahan lebih dekat ke atom oksigen. Cara lain untuk melihat ini adalah adanya sejumlah sangat kecil molekul air yang terionisasi. Ionisasi air, H2O H+ + (OH)-, menjadi ion-ion hidrogen dan hidroksida hanya terjadi dalam jumlah yang sangat kecil dari molekul-molekul airnya, tetapi efeknya begitu penting sebagaimana alasannya untuk keasaman dan kebasaan. Bahan-bahan alami yang agak kovalen, seperti molekul kecil alkohol dan gula, dapat larut dalam air karena sifat ikatan-ikatan yang kebanyakannya kovalen dalam air.
Bentuk molekul air adalah bengkok pada sudut sekitar 105 disebabkan struktur elektron oksigennya. Dua pasang elektron yang mendorong hidrogen-hidrogennya terikat menjadi kira-kira sangat dekat dengan sebuah sudut tetrahedral menjadikan molekul airnya sebuah bentuk yang tak seimbang seperti sebuah bumerang, dengan oksigen pada sudutnya dan atom-atom hidrogen pada ujung-ujungnya. Kita dapat memikirkan sebuah molekul yang memiliki sebuah ‘sisi oksigen’ dan sebuah ‘sisi hidrogen.’ Karena atom-atom oksigen menarik elektron-elektron lebih dekat lagi kepadanya, sisi oksigen dari molekul tersebut memiliki muatan yang agak negatif. Kation-kation (ion-ion positif) tertarik ke muatan positif parsial pada sisi oksigen dari molekul-molekul air. Demikian juga, sisi hidrogen molekul tersebut memiliki muatan yang agak positif, menarik anion-anion. Zat-zat polar seperti garam, bahan-bahan yang memiliki suatu pemisahan muatan, melarut dalam air karena pemisahan muatan dari air. Sumber pemisahannya disebut suatu momen dipol dan molekulnya sendiri disebut suatu dipol.
Molekul-molekul atau atom-atom yang tidak memiliki pusat asimetri adalah non-polar. Atom-atom demikian seperti gas-gas mulia tidak memiliki pusat asimetri. Molekul-molekul demikian sepeti metana, CH4, juga keseluruhannya adalah simetris. Gaya-gaya yang sangat kecil, disebut gaya London, dapat terbentuk dalam bahan yang demikian oleh momen asimetris dari bahan tersebut dan gaya induksi pada bahan-bahan tetangganya. Gaya-gaya kecil ini bertanggung jawab bagi kemampuan partikel-partikel non-polar menjadi cairan dan padatan. Makin besar atom-atom atau molekul-molekulnya, makin besar pula potensi gaya-gaya Londonnya, mungkin disebabkan kemampuan yang lebih memisahkan muatan dalam sebuah partikel yang lebih besar. Makin besar gas mulianya, makin tinggi titik leleh dan titik didihnya. Dalam alkana, sebuah seri molekul-molekul hidrokarbon yang non-polar, makin besar molekulnya, makin tinggi pula titik lelehnya dan titik didihnya.
Bisa terdapat gaya-gaya London dalam molekul-molekul air, tetapi gaya yang paling beasar dari interaksi dipol menutup sama sekali gaya-gaya Londonnya yang kecil tersebut. Gaya-gaya dipol dalam air teristimewa kuat karena dua alasan tambahan. Gaya-gaya dipol yang melibatkan atom-atom hidrogen di sekeliling suatu bahan yang sangat elektronegatif seperti nitrogen, oksigen, fluor atau klor teristimewa kuat disebabkan ukuran atom hidrogennya yang kecil dibandingkan terhadap ukuran gaya dipolnya. Dipol-dipol yang demikian memiliki gaya-gaya yang lebih kuat secara nyata, dan disebut ikatan-ikatan hidrogen. Dalam air, efek yang sama ini lebih besar disebabkan ukuran atom hidrogennya yang kecil, demikian keseluruhan molekul air. Dalam sebuah molekul air hidrogen yang mengikat merupakan sebuah gaya antar molekul yang besar dalam suatu volume yang kecil pada suatu massa yang membuatnya secara khusus nampak jelas.
Bandingkan metana, CH4, terhadap air. Mereka sama dalam ukuran dan massa, tetapi metana adalah non-polar dan air sangat polar disebabkan ikatan hidrogennya. Titik leleh metana adalah -184 C (89 K) dan air adalah 0 C (273 K). Titik leleh metana adalah -161,5 C (111,7 K) dibandingkan terhadap air pada 100 C (373,2 K). Rentang suhu di atas di mana metana adalah cairan adalah kurang dari ¼ rentangnya untuk air. Kebanyakan perbedaan ini penyebabnya adalah ikatan hidrogen dari air. Lebih lanjut mengenai air dibahas kemudian.
LEMBAR KERJA SENYAWA
Tulis rumus kimia sebagaimana yang diminta. Tunjukkan angka-angka subskrip bila diperlukan. Tunjukkan valensi-valensi untuk semua ion.
1. asam klorida _________________ 2. natrium klorida ________________
1. HCl 2. NaCl
3. natrium heksafluorida _____________ 4. stronsium nitrat ________________
3. NaF6 4. Sr(NO3)2
5. kalsium klorida _________________ 6. asam asetat ___________________
5.CaCl2 6.HC2H3O2
7. asam fosfat __________________ 8. amoniak ______________________
7. H3PO4 8. NH3
9. klor ______________________ 10. litium sulfat ___________________
9. Cl2 10. Li2SO4
11. kalium kromat ____________ 12. kalsium hidroksida ____________
11.K2CrO4 12.Ca(OH)2
13. aluminium foil _________________ 14. amonium sulfat ______________
13.Al 14.(NH4)2SO4
15. asam sulfat __________________ 16. amonium iodida ______________
15. H2SO4 16. NH4I
17. asetilena _____________________ 18. rubidium nitrit _______________
17. C2H2 18. RbNO2
19. timbal II sulfit __________________ 20. tembaga I sulfida ________________
19. PbSO3 20.Cu2S
21. aluminium oksida _______________ 22. magnesium bromida _____________
21.Al2O3 22.MgBr2
23. natrium klorat ________________ 24. besi II klorida ________________
23.NaClO3 24.FeCl2
25. gas hidrogen __________________ 26. perak kromat ________________
25. H2 26. Ag2CrO4
27. seng bikarbonat _______________ 28. barium oksida ________________
27.Zn(HCO3)2 28.BaO
29. aluminium nitrat ______________ 30. difosfor pentoksida __________
29.Al(NO3)3 30.P2O5
31. aluminium hidroksida ___________ 32. kromium III oksida _____________
31.Al(OH)3 32.Cr2O3
33. litium fosfat ________________ 34. es ________________________
33. Li3PO4 34. H2O
35. nitrogen dioksida _________________ 36. besi III oksida _________________
35. NO2 36. Fe2O3
37. natrium peroksida ________________ 38. tembaga II oksida ________________ 37.Na2O3 38.CuO2
39. nitrogen cair _______________ 40. timbal II asetat _________________
39.N2 40.Pb(C2H3O2)2
41. timbal IV fluorida ________________ 42. ferro bromida ________________
41. PbF4 42. FeBr2
43. asam karbonat _________________ 44. perak bisulfit ________________
43.H2CO3 44.AgHSO3
45. kupri hidroksida ________________ 46. asam nitrat __________________
45.Cu(OH)2 46.HNO3
47. raksa II bromida _______________ 48. timah IV sulfida ________________
47. HgBr2 48. SnS2
49. asam fluorida _______________ 50. kalium fosfat _____________
49. HF 50. K3PO4
51. iodium tribromida _______________ 52. fosfor pentafluorida __________
51. IBr3 52. PF5
Ikatan merupakan kelengkapan yang melekatkan antar atom. Atom-atom dapat dijaga kesatuannya karena beberapa sebab, tetapi semua ikatan harus bekerja dengan elektron-elektronya, khususnya elektron-elektron terluarnya dari atom-atom. Ada ikatan-ikatan yang terbentuk karena saling berbaginya elektron. Ada ikatan-iakatan yang terjadi karena tarik-menarik sepenuhya dari muatan listrik yang berbeda muatan. Ada ikatan-ikatan yang terjadi dari muatan-muatan parsial, atau posisi atau bentuk elektron di sekitar atom. Tetapi semua ikatan harus bekerja dengan elektron-elektron. Karena kimia adalah studi unsur-unsur, senyawa, dan bagaimana mereka berubah, itulah mungkin dikatakan bahwa kimia merupakan studi tentang elektron-elektron. Bila kita mempelajari perubahan-perubahan yang terjadi oleh aktivitas proton-proton atau neutron-neutron, berarti kita belajar fisika nuklir. Dalam reaksi kimia, unsur-unsurnya tidak berubah dari satu unsur ke unsur lain, tetapi hanya mengalami penyusunan ulang dalam ikatan-ikatannya.
Senyawa adalah sekelompok atom dengan jumlah dan jenis atom tertentu yang di dalammnya ia disusun ulang dalam cara yang spesifik. Setiap bagian dari bahan itu benar-benar sama. Sebenarnya unsur-unsur yang sama itu benar-benar memiliki proporsi yang sama dalam setiap bagian senyawanya. Air adalah contoh suatu senyawa. Satu atom oksigen dan dua atom hidrogen membangun molekul air. Masing-masing atom hidrogen melekat ke sebuah atom oksigen melalui sebuah ikatan. Susunan apapun yang lain yang tidak seperti itua adalah bukan air. Kalau unsur-unsur apapun yang lain terikat, itu juga bukan air. H2O adalah rumus untuk senyawa air. Rumus ini menunjukkan bahwa ada dua atom hidogen dan satu atom oksigen dalam senyawa tersebut. H2S adalah hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida tidak memiliki jenis-jenis atom yang sama dengan air. Ia merupakan senyawa yang berbeda. H2O2 adalah rumus untuk hidrogen peroksida. Ia mungkin memiliki unsur-unsur yang benar ada dalam air, tetapi mereka di dalamnya tidak memiliki proporsi yang sama dengan air. Ia bukanlah air. Kata rumus itu juga digunakan untuk menentukan bagian terkecil dari senyawa apapun juga. Molekul adalah rumus tunggal dari suatu senyawa yang disatukan oleh ikatan-ikatan kovalen. Hukum Perbandingan Tetap menyatakan bahwa suatu senyawa yang diketahui selalau mengandung perbandingan perbandingan berat yang sama dari unsur-unsur yang samanya.
IKATAN IONIK
Beberapa atom, seperti logam cenderung kehilangan elektron-elektron untuk membentuk kulit elektron terluar atau kulit-kulit elektronnya lebih stabil dan atom-atom yang lainnya cenderung menarik elektron itu untuk melengkapi kulit terluarnya. Ion adalah suatu partikel yang bermuatan. Elektron bermuatan negatif. Muatan negatif dari elektron-elektron tersebut dapat diimbangi oleh muatan positif dari proton-protonnya, tetapi jumlah proton tidak berubah dalam reaksi kimia. Bila suatu atom melepaskan elekton-elektron ia menjadi sebuah ion positif karena jumlah proton melebihi jumlah elektron. Ion non-logam dan kebanyakan ion poliatomik memiliki muatan negatif. Ion non-logam cenderung menarik elektron untuk melengkapi kulit elektron terluarnya. Bila jumlah electron melebihi jumlah proton, ion tersebut adalah negatif. Tarik-menarik antara ion positif dan ion negatif adalah ikatan ionik. Ion positif apapun akan mengikat dengan ion negatif apapun. Suatu senyawa ionik merupakan kumpulan atom yang terikat oleh suatu ikatan ionik yang merupakan bagian pemersatu yang paling utama dari senyawa tersebut. Suatu ion positif, apakah ia merupakan atom tunggal atau sekelompok atom dengan muatan kolektif yang sama, disebut kation. Nama sebuah senyawa ionik adalah nama ion positifnya (kation) yang pertama dan ion negatifnya (anion) yang keduanya.
Valensi atom merupakan jumlah muatannya sebagai ion. Nama ion untuk unsur logam yang hanya satu valensi seperti unsur-unsur Golongan 1 atau Golongan 2, adalah sama dengan nama unsurnya. Nama ion untuk unsur-unsur non-logam (anion) memakai nama unsurnya dengan akhiran –ida. Sebagai contoh, ion fluor adalah fluorida, ion oksigen adalah oksida, ion iodium adalah iodida. Terdapat sejumlah unsur, biasanya unsure-unsur transisi, memiliki lebih dari satu valensi, yang memiliki nama sendiri-sendiri, contohnya ion ferri adalah ion besi dengan muatan tiga positif. Ion ferro adalah ion besi dengan muatan dua positif. Terdapat sejumlah gugus/kelompok atom-atom umum yang memiliki sebuah muatan untuk keseluruhan gugusnya. Suatu kelompok yang demikian disebut ion poliatomik atau radikal. Kami menyarankan paling baik mempelajarinya dengan menghafal daftar ion-ion poliatomik beserta nama, rumus, dan muatannya. Kami juga menyediakan soal-soal untuk ion-ion umum dan juga cara membaca dan menuliskan senyawa ionik.
BEBERAPA ATOM DENGAN VALENSI-VALENSINYA
CATATAN: TERDAPAT DUA NAMA UMUM UNTUK ION. ANDA HARUS MENGETAHUI KEDUA SISTEM PENAMAAN YANG TERSEDIA.
ION SISTEM STOK SISTEM LAMA ION SISTEM STOK SISTEM LAMA
Fe2+ Besi II ferro Fe3+ besi III ferri
Cu+ Tembaga I kupro Cu2+ Tembaga II kupri
Au+ Emas I auro Au3+ Emas III auri
Sn2+ Timah II stano Sn4+ Timah IV stani
Pb2+ Timbal II plumbo Pb4+ Timbal IV plumbi
Hg+ Raksa I merkuro Hg2+ Raksa II merkuri
Cr2+ Krom II kromo Cr3+ Krom III kromi
Mn2+ mangan II mangano Mn3+ Mangan III mangani
Ion-ion dengan sistem stok diucapkan, “tembaga satu”, “tembaga dua”, dst. Perhatikan bahwa untuk membedakan dalam sistem lama, dua ion yang paling mungkin dari sebuah atom yang memiliki valensi ganda memiliki akhiran. Yang terkecil muatannya diberi akhiran –o dan yang terbesar dari keduanya diberi akhiran –i. Sistem penamaan yang lama kurang bisa dipakai karena akan lebih banyak nama ion sementara satu atom saja dalam suatu unsur transisi misalnya mangan, memiliki lebih paling tidak 5 valensi.
BEBERAPA ATOM YANG HANYA MEMILIKI SATU VALENSI YANG UMUM:
SEMUA UNSUR GOLONGAN 1 ADALAH +1
SEMUA UNSUR GOLONGAN 2 ADALAH +2
SEMUA UNSUR GOLONGAN 7 (HALOGEN) ADALAH -1 BILA IONIK
Oksigen dan belerang (GOLONGAN 6) adalah -2 bila ionik
Hidogen biasanya +1
Al3+, Zn2+, dan Ag+
ION-ION RADIKAL DAN POLIATOMIK
Ion-ion radikal atau poliatomik berikut ini adalah gugus atom dari lebih satu macam unsur yang terikat melalui ikatan kovalen. Mereka biasanya sering merupakan ion tersendiri dalam sebuah reaksi ionik. Muatan pada radikal adalah untuk keseluruhan gugus/kelompok atom itu sebagai satu kesatuan. Inilah radikal-radikal yang umum yang harus anda pelajari DENGAN MUATAN DAN NAMANYA.
(NH4)+ AMONIUM – Jangan tertukar dengan NH3, AMONIAK (GAS)
(NO3)- NITRAT (Jangan tertukar dengan NITRIDA (N3-) atau NITRIT)
(NO2)- NITRIT (Jangan tertukar dengan (N3-) atau NITRAT)
(C2H3O2)- ASETAT (CATATAN – Bisa ditulis tidak hanya dengan cara ini saja)
(ClO3)- KLORAT (Jangan tertukar dengan KLORIDA (Cl-) atau KLORIT)
(ClO2)- KLORIT (Jangan tertukar dengan KLORIDA atau KLORAT)
(SO3)2- SULFIT (Jangan tertukar dengan (S2-) atau SULFAT)
(SO4)2- SULFAT (Jangan tertukar dengan SULFIDA (S2-) atau SULFIT)
(HSO3)- BISULFIT (atau HIDROGEN SULFIT)
(PO4)3- FOSFAT (Jangan tertukar dengan P3-, FOSFIDA)
(HCO3)- BIKARBONAT (atau HIDROGEN KARBONAT)
(CO3)2- KARBONAT
(HPO4)2- HIDROGEN FOSFAT
(H2PO4)- DIHIDROGEN FOSFAT
(OH)- HIDROKSIDA
(CrO4)2- KROMAT
(Cr2O7)2-DIKROMAT
(BO3)3- BORAT
(AsO4)3- ARSENAT
(C2O4)2- OKSALAT
(ClO4)- PERKLORAT
(CN)- SIANIDA
(MnO4)- PERMANGANAT
ASAM-ASAM YANG BERASAL DARI BEBERAPA ION POLIATOMIK YANG UMUM.
Asam-asam ini ditulis dengan ion poliatomikya dalam tanda kurung ( ) untuk mengenali asal mereka. Biasanya senyawa-senyawa ini ditulis tanpa tanda kurung ini, seperti HNO3 atau H2SO4. Perhatikan bahwa ion-ion poliatomik dengan sebuah muatan negatif tunggal hanya memiliki satu hidrogen. Ion-ion poliatomik dengan muatan -2 memiliki 2 hidrogen.
H(OH) AIR (!)
H(NO3) ASAM NITRAT
H(NO2) ASAM NITRIT .
H(C2H3O2) ASAM ASETAT
H2(CO3) ASAM KARBONAT
H2(SO3) ASAM SULFIT
H2(SO4) ASAM SULFAT
H3(PO4) ASAM FOSFAT
H2(CrO4) ASAM KROMAT
H3(BO3) ASAM BORAT
H2(C2O4) ASAM OKSALAT
MENULISKAN RUMUS-RUMUS SENYAWA IONIK
Pada daftar di atas, radikal-radikal dan senyawa-senyawanya memiliki sebuah angka yang ditulis kecil (subskrip) setelah dan di bawah suatu unsur bila ada lebih dari satu jenis dari atom itu. Contohnya, ion amonium memiliki satu atom nitrogen dan empat atom hidrogen di dalamnya. Asam sulfat memiliki dua hidrogen, satu belerang, dan empat oksigen.
Mengenali ion-ion adalah cara terbaik untuk mengenali senyawa-senyawa ionik dan memperkirakan bagaimana bahan-bahan akan bergabung. Orang yang tidak mengetahui ion amonium dan ion nitrat akan kesulitan waktu menetapkan bahwa NH4NO3 adalah amonium nitrat. Kami sangat menyarankan anda mengetahui semua ion di atas, lengkap dengan valensi atau muatannya.
Mari kita pertimbangkan apa yang terjadi dalam sebuah ikatan ionik dengan menggunakan konfigurasi elektron, aturan oktetnya, dan beberapa visualisasi yang berguna. Sebuah atom natrium memiliki 11 elektron di sekelilingnya. Kulit yang pertama memiliki 2 elektron dalam sub-kulit s. Kulit kedua juga penuh dengan 8 elektron dalam sebuah sub-kulit s dan p. Kulit terluar memiliki 1 elektron yang menyendiri, sebagaimana pada unsur-unsur yang lainnya dalam Golongan 1. Elektron terluar ini dapat terlepas dari atom natriumnya, menyisakan sebuah ion natrium dengan muatan positif 1 dan sebuah elektron. Atom klor memiliki 17 elektron. Dua berada di kulit pertama, 8 di kulit kedua, dan 7 di kulit terluar. Kulit terluar kekurangan 1 elektron untuk membentuk kulit yang penuh, sebagaimana semua unsur-unsur Golongan 7. Bila atom klor tersebut mengambil elektron lain, ia menjadi sebuah ion negatif. Ion positif natrium yang kekurangan sebuah elektron ditarik ke ion negatif klorida dengan sebuah elektron ekstra. Simbol untuk elektron tunggal yang tak terikat adalah e-.
1/2 Cl2 + Na Cl + e- + Na+ Cl- + Na+ Na+Cl- NaCl
Senyawa apa saja harus memiliki muatan bersih sama dengan nol. Muatan positif tunggal dari natrium meniadakan muatan negatif tunggal dari ion klorida. Ide yang sama akan terjadi untuk sebuah senyawa ionik yang terbuat dari ion-ion 2- dan 2+, atau 3+ dan 3-, seperti pada magnesium sulfat atau aluminium fosfat
Mg2+ + (SO4)2- Mg2+(SO4)2- Mg(SO4) atau MgSO4
Al3+ + (PO4)3- Al3+(PO4)3- Al(PO4) atau AlPO4
Tapi apa yang terjadi bila jumlah muatan tidak seimbang? Aluminium bromida memiliki sebuah kation positif 3 dan sebuah anion bermuatan negatif tunggal. Senyawa tersebut harus ditulis dengan 1 ion aluminium dan 3 bromida. AlBr3. kalsium fosfat memiliki sebuah kation 2+ dan anion 3-. Bila anda suka berpikir dengan cara ini, jumlah muatannya harus dipindahkan ke ion yang lainnya. Ca3(PO4)2. Perhatikan bahwa harus ada 2 fosfat dalam masing-masing kalsium fosfat, sehingga tanda kurung harus termasuk dalam rumus tersbeut untuk mengenalinya. Masing-masing rumus kalsium fosfat (senyawa-senyawa ionik tidak membentuk molekul.) memiliki 3 atom kalsium, 2 atom fosfat, dan 8 atom oksigen.
Terdapat sejumlah kecil senyawa-senyawa ionik yang tidak cocok ke dalam cara tersebut untuk sebuah sebab atau lainnya. Contoh yang baik yang seperti ini adalah pada magnetit, suatu bijih besi, Fe3O4. muatan yang dihitung pada masing-masing atom besi akan menjadi +8/3, bukan muatan yang sebenarnya yang mungkin. Penyimpangan dari sistem tersebut dalam kasus magnetit dapat dihitung karena merupakan campuran dari ion-ion feri dan fero yang umum.
SENYAWA KOVALEN BINER
Frase senyawa biner berarti bahwa ada dua jenis atom dalam sebuah senyawa. Senyawa-senyawa kovalen adalah kelompok atom yang bergabung melalui ikatan kovalen. Senyawa kovalen biner merupakan senyawa sangat kecil yang diikat melalui ikatan kovalen. Ikatan kovalen merupakan hasil dari berbaginya sepasang elektron antara dua atom. Molekul klor merupakan contoh yang baik untuk ikatan tersebut, meskipun ia hanya memiliki 1 jenis atom. Gas klor, Cl2, memiliki dua atom klor, yang masing-masingnya memiliki 7 elektron di kulit terluarnya. Masing-masing atom menyumbang 1 elektron untuk menjadi sepasang elektron yang membentuk ikatan kovalennya. Masing-masing atom membagi sepasang elektron tersebut. Dalam kasus gas klor, dua unsur dalam ikatannya sama-sama memiliki tarikan yang sama pada pasangan elektron tersebut, sehingga elektron-elektronnya benar-benar terbagi secara merata. Ikatan kovalen dapat ditunjukkan oleh sepasang titik antara dua atom-atomnya, Cl:Cl, atau suatu garis antara mereka, Cl-Cl. Saling membaginya pasangan elektron membuat masing-masing atom klor merasakn seolah-olah ia memiliki kulit elektron terluar yang lengkap 8 elektron. Ikatan kovalen lebih sulit diputuskan daripada ikatan ionik. Ikatan-ikatan ionik dari senyawa-senyawa ionik yang mudah larut menjadi bagian yang terpisah dalam air. Ikatan kovealen membentuk molekul yang sebenarnya, gugus atom yang sebenarnya terikat satu sama lain. Senyawa-senyawa kovalen biner memiliki 2 jenis atom di dalamnya, biasanya atom-atom non-logam. Ikatan-katan kovalen bisa juga terdapat dalam ikatan rangkap dua (saling membagi dua pasang elektron) atau rangkap tiga (tiga pasang elektron).
RUMUS NAMA SISTEM
N2O dinitrogen monoksida
NO nitrogen monoksida
N2O3 dinitrogen trioksida
NO2 nitrogen dioksida
N2O4 dinitrogen tetroksida
N2O5 dinitrogen pentoksida
NO3 nitrogen trioksida
Dengan senyawa-senyawa nitrogen dan oksigen tersebut sebagai contoh, kita lihat bahwa sering terdapat lebih banyak cara untuk dua unsur apapun bergabung sama lain melalui ikatan-ikatan kovalen daripada ikatan-ikatan ionik. Sering terlihat senyawa-senyawa telah memiliki nama-nama yang digunakan sudah sejak lama. Nama-nama ini, sering juga disebut nama umum, dapat atau tidak memiliki kaitan terhadap asal terbentuknya senyawa tersebut, tetapi nama-nama umum lebih banyak digunakan pada senyawa-senyawa kovalen dibandingkan pada senyawa-senyawa ionik.
Awalan Yunani jumlah Awalan Yunani jumlah Awalan Yunani jumlah Awalan Yunani jumlah
mono- satu
di- dua
tri- tiga
tetra- empat
penta- lima
heksa- enam
hepta- tujuh
okta- delapan
nona- sembilan
deka- sepuluh
undeka- sebelas
dodeka- dua belas
Nama-nama sistem terdiri atas jumlah-jumlah yang menunjukkan berapa banyak masing-masing jenis atom dalam sebuah molekul kovalen. Nama-nama dengan awalan Yunani digunakan untuk menunjukkan jumlahnya.
Dalam menyebut atau menulis nama sebuah senyawa kovalen biner, awalan Yunani unsur pertamanya dan unsur keduanya disebutkan dan diakhiri dengan akhiran –ida pada unsur tersebut. Kekecualian dari aturan tersebut adalah apabila unsur yang disebut pertamakalinya hanya memiliki satu atom dalam molekul tesebut, awalan mono- dihilangkan. CO adalah karbon monoksida. CO2 adalah karbon dioksida. Pada kedua kasus hanya terdapat satu karbon dalam molekulnya, dan awalan mono tidak disebutkan.
NAMA-NAMA UMUM SENYAWA-SENYAWA KOVALEN BINER YANG HARUS ANDA KETAHUI
H2O air
NH3 amoniak
N2H4 hidrazin
CH4 metana
C2H2 asetilena
URUTAN PENGETAHUAN UNTUK MENULIS SENYAWA-SENYAWA
Berikut adalah hal-hal yang perlu anda ketahui untuk dapat menulis rumus-rumus senyawa secara benar.
NAMA DAN SIMBOL UNSUR-UNSURNYA
NAMA DAN SIMBOL GAS DIATOMIK
NAMA, SIMBOL DAN VALENSI UNSUR DALAM GOLONGAN 1, 2, 7, DAN 8
NAMA, SIMBOL, DAN VALENSI LOGAM DENGAN SATU VALENSI UMUM
NAMA DAN VALENSI LOGAM DENGAN LEBIH DARI SATU VALENSI YANG UMUM
NAMA, RUMUS, DAN MUATAN ION-ION POLIATOMIK YANG UMUM
NAMA DAN RUMUS ASAM-ASAM UMUM
BAGAIMANA MENJELASKAN PERBEDAAN ANTARA SENYAWA KOVALEN DAN IONIK
BAGAIMANA MENULIS RUMUS SENYAWA IONIK
GUNAKAN AWALAN YUNANI UNTUK BILANGAN SAMPAI 12
BAGAIMANA MENULIS RUMUS SENYAWA KOVALEN BINER
NAMA-NAMA UMUM BEBERAPA SENYAWA KOVALEN BINER
LEBIH PADA IKATAN, BENTUK, DAN GAYA LAIN
RANGKAIAN ANTARA IKATAN IONIK DAN KOVALEN
Dalam usaha untuk menyederhanakan, beberapa buku terlihat memberi saran bahwa ikatan ionic dan kovalen merupakan dua jenis ikatan yang terpisah dan berbeda sama sekali. Ikatan kovalen merupakan sepasang elektron yang berbagi. Ikatan antara dua atom dari gas diatomik apa saja, seperti gas klor, Cl2, jelas terbagi sama banyak. Dua atom klor sebenarnya memiliki tarikan pada sepasang elektronnya sama besar, sehingga ikatannya pasti terbagi secara merata. Dalam cesium fluorida, jelas atom cesiumlah yang menyumbangkan satu elektron dan atom fluoridanya jelas yang mebutuhkan satu elektron. Ion cesium dan ion fluoridanya, keduanya dapat berada secara bebas dari yang lain. Ikatan antara sebuah ion cesium dan sebuah ion fluorida jelas sekali bersifat ionik.
Besarnya tarikan pada sebuah atom yang memiliki sepasang elektron yang terbagi, disebut keelektronegatifan, adalah yang menentukan jenis ikatannya antara atom-atom. Pertimbangkan Tabel Periodik tanpa gas-gas mulia, kelektronegatifan paling besar pada sebelah kanan atas dari Tabel Periodik, dan yang paling kecil di sebelah bawah-kirinya. Ikatan dalam fransium fluorida harus menjadi yang paling ionik. Beberapa buku teks menunjukkan suatu ikatan yang berada antara kovalen dan ionik yang disebut ikatan kovalen polar. Tedapat rentang ikatan antara ionik murni dan kovalen murni yang bergantung pada keelektronegatifan atom-atom di sekitar ikatan itu. Bila terdapat perbedaan keelektronegatifan yang besar, ikatannya memiliki karakter lebih ionik. Bila keelektronegatifan atom-atomnya lebih memilki kesamaan, ikatannya lebih memiliki karakter kovalen.
STRUKTUR LEWIS
Struktur Lewis merupakan sebuah kesempatan yang dapat menggambarkan secara lebih baik valensi-valensi elektron dari unsur-unsurnya. Dalam model Lewis tersebut, suatu simbol unsur berada di dalam valensi elektronnya pada sub kulit s dan p pada kulit terluarnya. Sangat tidak cocok menampilkan struktur Lewisnya dari unsur-unsur Transisi, Lantanida, atau Aktinida. Gas-gas mulia diperlihatkan memiliki simbol unsurnya dalam empat gugus pasangan elektron yang disimbolkan dengan titik-titk. Dua titik di atas simbol, dua di bawah, dua di kanan dan dua di kirinya. Gas-gas mulia memiliki kulit valensi elektron yang penuh, sehingga semua delapan elektron valensinya nampak. Halogen memiliki satu titik yang tidak ada. Unsur-unsur Golongan 1 dan hidrogen ditampilkan dengan sebuah elektron tunggal di kulit terluarnya. Unsur-unsur Golongan 2 diperlihatkan dengan dua elektron di kulit terluarnya, tetapi elektron-elektron itu tidak pada sisi yang sama. Unsur-unsur Golongan 3 memiliki 3 elektron, tetapi elektron-elektronnya tersebar mengelilinginya dengan 1 elektron per posisi, sebagaimana dalam unsur-unsur Golongan 2. Unsur-unsur Golongan 4, karbon, silikon, dst., ditampilkan dengan 4 elektron di sekeliling simbol unsurnya, masing-masing dalam posisi yang berbeda.
Unsur-unsur Golongan 5, nitrogen, fosfor, dst., memiliki lima elektron di kulit terluarnya. Hanya dalam satu posisi terdapat dua elektron. Sehinnga unsur-unsur Golongan 5 seperti nitrogen dapat menerima tiga elektron atau menjadi ion -3, atau bergabung dalam sebuah ikatan kovalen dengan ikatan tiga rangkap. Bila ketiga elektron tak berpasangan terlibat dengan sebuah ikatan kovalen, terdapat sepasang elektron sisanya dalam kulit terluar unsur-unsur Golongan 5.
Unsur-unsur Golongan 6, oksigen, belerang, dst., memiliki enam elektron di sekeliling simbolnya, sekali lagi tanpa memperhatikan apapun terhadap posisinya kecuali hanya ada dua elektron dalam dua posisi dan satu elektron menyendiri dalam dua posisi lainnya. Unsur-unsur Golongan 7 memiliki semua tempat untuk delapan elektron terluar, kecuali ada satu yang tidak terisi satu elektron. Struktur Lewis dari suatu unsur Golongan 7 akan memiliki empat posisi pasangan elektron sekeliling simbol unsurnya kecuali satu posisi hanya ditempati 1 elektron.
Ada satu bagian struktur Lewis unsur yang diilustrasikan secara lebih luas dan lebih baik pada Bab Struktur Atom. Dalam bagian ini akan ditekankan pada struktur Lewis dari senyawa-senyawa yang kecil dan ion-ion poliatomik.
Mari kita mulai dengan dua atom dari atom yang sama yang membagi sepasang elektronnya. Atom klor memiliki 7 elektron masing-masing dan akan menjadi seperangkat yang lebih stabil dengan 8 elektron di kulit terluarnya. Atom-atom klor tunggal tidak hanya berada karena mereka mendapatkan bersama dalam pasangan-pasangan untuk saling membagi sepasang elektron ikatannya. Pasangan elektron yang terbaginya tersebut membentuk sebuah ikatan antara atom-atomnya. Dalam struktur Lewis, elektron terluarnya ditampilkan dengan titik-titk dan ikatan-ikatan kovalennya ditampilkan dengan garis-garis.
Ikatan-kovalen antar atom klor ini adalah satu dari ikatan-ikatan kovalen yang paling banyak dikenal. Mengapa? Sebuah ikatan kovalen adalah pembagian sepasang elektron-elektronnya. Kedua atomnya pada kedua sisi dari ikatannya benar-benar sama, dan elektron-elektronnya pun terbagi sama.
Selanjutnya mari kita pertimbangkan sebuah molekul di mana atom-atomnya yang terikat tidak sama, tetapi ikatan-ikatannya seimbang. Metana, CH4, adalah molekul yang demikian. Bila hanya ada satu karbon dan sebuah hidrogen tunggal, ikatan antar mereka tidak akan menjadi ikatan kovalen secara sempurna. Dalam molekul metana, empat atom hidrogennya benar-benar seimbang terhadap yang lainnya. Struktur Lewis metana tidak memiliki elektron-elektron yang tak terpakai. Karbon dimulai dengan 4 elektron dan masing-masing hidrogen dimulai dengan satu elektron. Hanya garis saja yang mewakili pasangan elektron yang terbaginya yang tersisa. Karbonnya sekarang membagi 4 pasang elektron, sehingga ini memenuhi kebutuhan karbon akan 8 elektron di kulit terluarnya. Masing-masing hidrogen memiliki satu pasangan tunggal elektronnya yang terbagi di kulit terluarnya, tetapi kulit terluar hidrogennya hanya memiliki dua elektron, sehinnga hidrogennya juga memiliki sebuah kulit terluar yang penuh.
Karbon dan hidrogennya menyenangkan dan mudah ditulis dalam struktur Lewis, karena masing-masing karbon harus memiliki 4 tempat melekat kepadanya dan masing-masing hidrogen harus memiliki satu dan hanya satu tempat melekat kepadanya. Bila ikatan-ikatan di sekeliling atom karbon menuju kepada empat atom yang berbeda, bentuk dari ikatan di sekeliling karbon itu adalah tetrahedral yang kasar (tidak simetris), bergantung pada apa bahan-bahan yang mengelilingi karbonnya. Karbon juga dapat memiliki lebih dari satu ikatan antara atom-atomnya yang sama. Pertimbangkan rangkaian senyawa etana (C2H6), etena (C2H4) (nama umumnya adalah etilena), dan etuna (C2H2), (nama umumnya asetilena).
Dalam menulis struktur Lewis suatu senyawa, garis batang yang mewakili ikatan-ikatannya lebih disukai daripada titik-titik yang mewakili elektron-elektron individual atom.
Batang ganda antara dua karbonnya dalam etilena, C=C, mewakili ikatan rangkap di antara dua karbonnya, merupakan empat elektron terbagi membentuk suatu ikatan yang lebih kuat antara dua karbonnya. Batang rangkap tiga antara dua karbon asetilena mewakili sebuah ikatan kovalen rangkap tiga antara dua karbon itu, tiga pasang elektron yang terbagi antara dua karbon itu. Setiap karbon memiliki empat ikatan padanya yang menunjukkan pasang-pasangan elektron membentuk 8 elektron di kulit terluarnya. Masing-masing hidrogen memiliki satu dan hanya satu ikatan kepadanya untuk dua elektron di kulit terluarnya, semua kulit terluarnya terisi.
Sementara kita sedang mengerjakan ini, perhatikan bahwa struktur Lewisnya akan menampilkan bentuk molekulnya. Semua ikatan-ikatan dalam etana secara kasar bersudut tetrahedral, sehingga semua hidrogennya ekivalen. Ini benar. Ikatan-ikatan dalam asetilena membentuk sebuah molekul yang linear. Ikatan-katan dalam etilena agak trigonal di sekeliling karbon-karbonnya, dan karbon-karbonnya tidak dapat memuntir di sekeliling poros ikatannya sementara mereka dapat memuntir dalam sebuah ikatan tunggalnya, akibatnya molekulnya memiliki sebuah bentuk yang datar dan hidrogen-hidrogennya tidak ekivalen. Ini juga benar. (Anda akan melihat ini dalam studi kimia organik. Tipe perbedaan antara posisi-posisi hidrogennya ini disebut isomerisme cis - trans.)
Kita dapat membuat aturan umum untuk menggambar struktur Lewis untuk molekul-molekul atau ion-ion poliatomik yang lebih kompleks lagi.
Tulis semua atomnya dalam bahan
Biasanya pilih jenis atom dengan jumlah ikatan padanya yang paling mungkin untuk menjadi atom pusatnya atau kelompok atom-atom. Dalam kebanyakan senyawa organik, karbon menyediakan ‘kerangka’ utama dari molekul tersebut.
Susun bahan-bahan lain di sekeliling inti dalam, mengacu kepada rumus bahan tersebut.
Susun elektron-elektron atau ikatan-ikaatannya di sekeliling masing-masing atom, mengacu pada seberapa banyak ia harus punyai.
BENTUK-BENTUK DI SEKELILING ATOM, TEORI VSEPR
Tidak ada hasil bentuk di sekitar unsur-unsur Golongan 1. Terdapat hanya satu tempat melekat kepadanya, sehingga tidak ada sudut yang mungkin di sekelilingnya. Unsur-unsur Golongan 2 memiliki dua elektron di kulit terluarnya. Banyak senyawa dari unsur-unsur Golongan 2 merupakan senyawa ionik, tidak membentuk sudut secara nyata dalam suatu molekul. Molekul-molekul yang terbentuk dari unsur-unsur Golongan 2 yang memiliki dua tempat terikat pada unsur Golongan 2 tersebut memiliki sebuah bentuk linear, karena dua bahan yang terikatnya akan berusaha sejauh mungkin satu sama lain. Suatu bentuk linear berarti bahwa sebuah garis lurus dapat dibuat melalui ketiga atom dengan unsur Golongan 2 berada di tengah-tengahnya.
Senyawa-senyawa kovalen dengan boron merupakan contoh yang baik dari molekul-molekul berbentuk trigonal. Bentuk trigonal adalah sebuah molekul yang datar dengan sudut-sudut 120 di antara atom-atomnya yang terikat. Sekali lagi, dengan menggunakan contoh satu atom boron di tengah-tengahnya, unsur-unsur yang terikatnya menjauhi sejauh-jauhnya dari satu sama lain yang dapat mereka bisa, membangun sebuah bentuk trigonal.
Unsur-unsur Golongan 4 tidak berada dalam pusat sebuah molekul yang datar bila mereka memiliki empat tempat melekat yang ekivalen kepadanya. Sebagaimana dengan dua atau tiga ikatan, bahan-bahan yang terikat menempati sejauh yang dapat mereka bisa dari satu sama lainnya. Dalam kasus sebuah atom pusat dengan empat bahan apapun yang terikat kepadaanya, sudut-sudut maksimumnya antara bahan-bahan yang terikatnya tidak menghasilkan sebuah molekul yang datar. Bila anda memotong bagiannya secara vertikal dari sebuah alat musik berkaki tiga standar sehingga ia memiliki panjang yang sama pada tiga kakinya, sudut-sudut antar keempat arah (satunya lagi ke atas) secara kasar menjadi sama. Cobalah ini dengan segumpal permen karet. Tempatkan tiga batang tusuk gigi atau batang korek api, yang telah diberi warna yang berbeda, pada pusatnya dengan sudut masing-masing kira-kira sama. Bila anda telah melakukannya dengan benar, bentuk umum dari perangkat tersebut akan menjadi sama dengan tidak memasalahkan batang yang tertanam tegak ke atas. Bentuk ini disebut tetrahedral. Sebuah bentuk tetrahedron nampak dengan atom-atom yang terikatnya pada titik-titik gambarnya dan masing-masing segitiga di antara ketiga dari mereka membentuk sebuah bidang datar. Tetrahedron adalah sebuah tipe piramida biasa dengan sebuah dasar tiga sudut.
Unsur-unsur Golongan 5, contohnya nitrogen atau fosfor, akan menjadi negatif 3 kalau mereka menambah tiga elektron dalam reaksi ionik, tetapi ini jarang. Nitrida dan fosfida tidak bertahan dalam keberadaan air. Ikatan-ikatan kovalen dengan unsur-unsur ini dapat bertahan dalam air. Dari struktur Lewis unsur-unsur ini dalam bagian sebelumnya, anda ketahui bahwa unsur-unsur Golongan 5 memiliki kemampuan bergabung dengan ikatan-ikatan kovalen rangkap tiga, tetapi mereka tidak dapat membangun bentuk trigonal karena PASANGAN ELEKTRON BEBASNYA BERTINDAK SEPERTI ADANYA IKATAN KEPADA YANG LAIN. Bentuk ikatan-ikatan di sekeliling nitrogen dan fosfor adalah tetrahedral, agak seperti ikatan-ikatan di sekeliling unsur-unsur Golongan 4.
Unsur-unsur Golongan 6, oksigen dan belerang, memiliki dua pasang elektron tak terbagi (bebas, menyendiri, tak dipakai ikatan). Agak seperti unsur-unsur Golongan 5, dua pasangan elektron bebas ini seperti menyediakan tempat atom-atom lain terikat. Unsur-unsur Golongan 6 membentuk molekul-molekul tetrahedral juga, tetapi sekarang hal-hal yang membentuk titik-titk tetrahedron sekarang terbatas menjadi dua. Sudut di antara hidrogen dalam air adalah sekitar 105. Bentuk yang tak biasa ini adalah satu dari hal-hal yang membuat air begitu istimewa.
Unsur-unsur Golongan 7 hanya memiliki satu peluang dalam ikatan, sehingga tidak ada bentuk di sekeliling atom-atom ini.
GAYA-GAYA IKATAN DALAM AIR
Para alkemis jaman dulu memiliki beberapa tujuan di samping membuat emas. Ide dari sebuah bahan fluida yang dapat melarutkan apa saja, pelarut yang universal, adalah proyek alkimia yang lain. Para alkemis itu belum pernah sampai pada kesimpulan bahan apa yang bersifat demikian. Menakjubkan, hal yang paling dekat yang kami anggap memenuhi kriteria itu adalah air! Air tidak hanya merupakan sebuah bahan yang umum, tetapi rentang bahan yang dapat dilarutkannya begitu luar biasa. Dasar petunjuk untuk memperkirakan bahan-bahan yang dapat terlarut dalam pelarutya adalah 'like dissolves like.' Zat cair yang mana di dalamnya atom-atomnya terikat dengan ikatan-ikatan kovalen akan melarutkan molekul-molekul kovalen. Zat cair dengan suatu pemisahan muatan dalam ikatannya akan melarutkan bahan-bahan ionik.
Ikatan-ikatan yang menahan atom-atom hidrogen terhadap atom-atom oksigen lebih dekat kepada sifat kovalen daripada ionik, tetapi ikatannya memiliki sejumlah karakter ionik. Atom oksigen lebih elektronegatif daripada atom hidrogen, sehingga pasangan elektronnya ditahan lebih dekat ke atom oksigen. Cara lain untuk melihat ini adalah adanya sejumlah sangat kecil molekul air yang terionisasi. Ionisasi air, H2O H+ + (OH)-, menjadi ion-ion hidrogen dan hidroksida hanya terjadi dalam jumlah yang sangat kecil dari molekul-molekul airnya, tetapi efeknya begitu penting sebagaimana alasannya untuk keasaman dan kebasaan. Bahan-bahan alami yang agak kovalen, seperti molekul kecil alkohol dan gula, dapat larut dalam air karena sifat ikatan-ikatan yang kebanyakannya kovalen dalam air.
Bentuk molekul air adalah bengkok pada sudut sekitar 105 disebabkan struktur elektron oksigennya. Dua pasang elektron yang mendorong hidrogen-hidrogennya terikat menjadi kira-kira sangat dekat dengan sebuah sudut tetrahedral menjadikan molekul airnya sebuah bentuk yang tak seimbang seperti sebuah bumerang, dengan oksigen pada sudutnya dan atom-atom hidrogen pada ujung-ujungnya. Kita dapat memikirkan sebuah molekul yang memiliki sebuah ‘sisi oksigen’ dan sebuah ‘sisi hidrogen.’ Karena atom-atom oksigen menarik elektron-elektron lebih dekat lagi kepadanya, sisi oksigen dari molekul tersebut memiliki muatan yang agak negatif. Kation-kation (ion-ion positif) tertarik ke muatan positif parsial pada sisi oksigen dari molekul-molekul air. Demikian juga, sisi hidrogen molekul tersebut memiliki muatan yang agak positif, menarik anion-anion. Zat-zat polar seperti garam, bahan-bahan yang memiliki suatu pemisahan muatan, melarut dalam air karena pemisahan muatan dari air. Sumber pemisahannya disebut suatu momen dipol dan molekulnya sendiri disebut suatu dipol.
Molekul-molekul atau atom-atom yang tidak memiliki pusat asimetri adalah non-polar. Atom-atom demikian seperti gas-gas mulia tidak memiliki pusat asimetri. Molekul-molekul demikian sepeti metana, CH4, juga keseluruhannya adalah simetris. Gaya-gaya yang sangat kecil, disebut gaya London, dapat terbentuk dalam bahan yang demikian oleh momen asimetris dari bahan tersebut dan gaya induksi pada bahan-bahan tetangganya. Gaya-gaya kecil ini bertanggung jawab bagi kemampuan partikel-partikel non-polar menjadi cairan dan padatan. Makin besar atom-atom atau molekul-molekulnya, makin besar pula potensi gaya-gaya Londonnya, mungkin disebabkan kemampuan yang lebih memisahkan muatan dalam sebuah partikel yang lebih besar. Makin besar gas mulianya, makin tinggi titik leleh dan titik didihnya. Dalam alkana, sebuah seri molekul-molekul hidrokarbon yang non-polar, makin besar molekulnya, makin tinggi pula titik lelehnya dan titik didihnya.
Bisa terdapat gaya-gaya London dalam molekul-molekul air, tetapi gaya yang paling beasar dari interaksi dipol menutup sama sekali gaya-gaya Londonnya yang kecil tersebut. Gaya-gaya dipol dalam air teristimewa kuat karena dua alasan tambahan. Gaya-gaya dipol yang melibatkan atom-atom hidrogen di sekeliling suatu bahan yang sangat elektronegatif seperti nitrogen, oksigen, fluor atau klor teristimewa kuat disebabkan ukuran atom hidrogennya yang kecil dibandingkan terhadap ukuran gaya dipolnya. Dipol-dipol yang demikian memiliki gaya-gaya yang lebih kuat secara nyata, dan disebut ikatan-ikatan hidrogen. Dalam air, efek yang sama ini lebih besar disebabkan ukuran atom hidrogennya yang kecil, demikian keseluruhan molekul air. Dalam sebuah molekul air hidrogen yang mengikat merupakan sebuah gaya antar molekul yang besar dalam suatu volume yang kecil pada suatu massa yang membuatnya secara khusus nampak jelas.
Bandingkan metana, CH4, terhadap air. Mereka sama dalam ukuran dan massa, tetapi metana adalah non-polar dan air sangat polar disebabkan ikatan hidrogennya. Titik leleh metana adalah -184 C (89 K) dan air adalah 0 C (273 K). Titik leleh metana adalah -161,5 C (111,7 K) dibandingkan terhadap air pada 100 C (373,2 K). Rentang suhu di atas di mana metana adalah cairan adalah kurang dari ¼ rentangnya untuk air. Kebanyakan perbedaan ini penyebabnya adalah ikatan hidrogen dari air. Lebih lanjut mengenai air dibahas kemudian.
LEMBAR KERJA SENYAWA
Tulis rumus kimia sebagaimana yang diminta. Tunjukkan angka-angka subskrip bila diperlukan. Tunjukkan valensi-valensi untuk semua ion.
1. asam klorida _________________ 2. natrium klorida ________________
1. HCl 2. NaCl
3. natrium heksafluorida _____________ 4. stronsium nitrat ________________
3. NaF6 4. Sr(NO3)2
5. kalsium klorida _________________ 6. asam asetat ___________________
5.CaCl2 6.HC2H3O2
7. asam fosfat __________________ 8. amoniak ______________________
7. H3PO4 8. NH3
9. klor ______________________ 10. litium sulfat ___________________
9. Cl2 10. Li2SO4
11. kalium kromat ____________ 12. kalsium hidroksida ____________
11.K2CrO4 12.Ca(OH)2
13. aluminium foil _________________ 14. amonium sulfat ______________
13.Al 14.(NH4)2SO4
15. asam sulfat __________________ 16. amonium iodida ______________
15. H2SO4 16. NH4I
17. asetilena _____________________ 18. rubidium nitrit _______________
17. C2H2 18. RbNO2
19. timbal II sulfit __________________ 20. tembaga I sulfida ________________
19. PbSO3 20.Cu2S
21. aluminium oksida _______________ 22. magnesium bromida _____________
21.Al2O3 22.MgBr2
23. natrium klorat ________________ 24. besi II klorida ________________
23.NaClO3 24.FeCl2
25. gas hidrogen __________________ 26. perak kromat ________________
25. H2 26. Ag2CrO4
27. seng bikarbonat _______________ 28. barium oksida ________________
27.Zn(HCO3)2 28.BaO
29. aluminium nitrat ______________ 30. difosfor pentoksida __________
29.Al(NO3)3 30.P2O5
31. aluminium hidroksida ___________ 32. kromium III oksida _____________
31.Al(OH)3 32.Cr2O3
33. litium fosfat ________________ 34. es ________________________
33. Li3PO4 34. H2O
35. nitrogen dioksida _________________ 36. besi III oksida _________________
35. NO2 36. Fe2O3
37. natrium peroksida ________________ 38. tembaga II oksida ________________ 37.Na2O3 38.CuO2
39. nitrogen cair _______________ 40. timbal II asetat _________________
39.N2 40.Pb(C2H3O2)2
41. timbal IV fluorida ________________ 42. ferro bromida ________________
41. PbF4 42. FeBr2
43. asam karbonat _________________ 44. perak bisulfit ________________
43.H2CO3 44.AgHSO3
45. kupri hidroksida ________________ 46. asam nitrat __________________
45.Cu(OH)2 46.HNO3
47. raksa II bromida _______________ 48. timah IV sulfida ________________
47. HgBr2 48. SnS2
49. asam fluorida _______________ 50. kalium fosfat _____________
49. HF 50. K3PO4
51. iodium tribromida _______________ 52. fosfor pentafluorida __________
51. IBr3 52. PF5
Langganan:
Postingan (Atom)
